- Legge di conservazione della quantità di moto
- Meccanica classica
- Meccanica newtoniana
- Meccanica langragiana e hamiltoniana
- Meccanica continua dei media
- Meccanica relativistica
- Meccanica quantistica
- Relazione tra quantità di moto e quantità di moto
- Esercizio di slancio
- Soluzione
- Dati
- Riferimenti
La quantità di movimento o quantità di moto lineare , nota anche come quantità di moto, è definita come una grandezza fisica nella classificazione di tipo vettoriale, che descrive il movimento che un corpo esegue nella teoria meccanica. Esistono diversi tipi di meccaniche che sono definite nella quantità di movimento o quantità di moto.
La meccanica classica è uno di quei tipi di meccanica e può essere definita come il prodotto della massa del corpo e della velocità di movimento in un dato istante. Anche la meccanica relativistica e la meccanica quantistica fanno parte del momento lineare.
Esistono varie formulazioni per la quantità di movimento. Ad esempio, la meccanica newtoniana lo definisce come il prodotto di massa e velocità, mentre la meccanica lagrangiana richiede l'uso di operatori autoaggiunti definiti su uno spazio vettoriale in una dimensione infinita.
La quantità di moto è regolata da una legge di conservazione, che afferma che la quantità di moto totale di qualsiasi sistema chiuso non può essere alterata e rimarrà sempre costante nel tempo.
Legge di conservazione della quantità di moto
In termini generali, la legge di conservazione della quantità di moto o quantità di moto afferma che, quando un corpo è a riposo, è più facile associare l'inerzia alla massa.
Grazie alla massa, otteniamo la grandezza che ci permetterà di rimuovere un corpo a riposo e, nel caso in cui il corpo sia già in movimento, la massa sarà un fattore determinante quando si cambia la direzione della velocità.
Ciò significa che, a seconda della quantità di movimento lineare, l'inerzia di un corpo dipenderà sia dalla massa che dalla velocità.
L'equazione della quantità di moto esprime che la quantità di moto corrisponde al prodotto di massa e velocità del corpo.
p = mv
In questa espressione p è la quantità di moto, m è la massa ev è la velocità.
Meccanica classica
La meccanica classica studia le leggi del comportamento dei corpi macroscopici a velocità molto inferiori a quella della luce. Questa meccanica dello slancio è divisa in tre tipi:
Meccanica newtoniana
La meccanica newtoniana, che prende il nome da Isaac Newton, è una formula che studia il moto di particelle e solidi nello spazio tridimensionale. Questa teoria è suddivisa in meccanica statica, meccanica cinematica e meccanica dinamica.
La statica si occupa delle forze utilizzate in un equilibrio meccanico, la cinematica studia il movimento senza tener conto del risultato dello stesso e la meccanica studia sia i movimenti che i risultati dello stesso.
La meccanica newtoniana viene utilizzata principalmente per descrivere fenomeni che si verificano a una velocità molto più lenta della velocità della luce e su scala macroscopica.
Meccanica langragiana e hamiltoniana
La meccanica langriana e quella hamiltoniana sono molto simili. La meccanica langragiana è molto generale; per questo motivo, le sue equazioni sono invarianti rispetto a qualche cambiamento nelle coordinate.
Questa meccanica fornisce un sistema di una certa quantità di equazioni differenziali note come equazioni del moto, con le quali si può dedurre come si evolverà il sistema.
D'altra parte, la meccanica hamiltoniana rappresenta l'evoluzione momentanea di qualsiasi sistema attraverso equazioni differenziali del primo ordine. Questo processo consente alle equazioni di essere molto più facili da integrare.
Meccanica continua dei media
La meccanica dei media continui viene utilizzata per fornire un modello matematico in cui è possibile descrivere il comportamento di qualsiasi materiale.
I media continui vengono utilizzati quando vogliamo scoprire lo slancio di un fluido; in questo caso viene aggiunta la quantità di moto di ciascuna particella.
Meccanica relativistica
La meccanica della quantità di moto relativistica - anche seguendo le leggi di Newton - afferma che, poiché il tempo e lo spazio esistono al di fuori di qualsiasi oggetto fisico, si verifica l'invarianza galileiana.
Da parte sua, Einstein sostiene che la postulazione delle equazioni non dipende da un sistema di riferimento ma accetta che la velocità della luce sia invariabile.
Nella quantità di moto, la meccanica relativistica funziona in modo simile alla meccanica classica. Ciò significa che questa grandezza è maggiore quando si riferisce a grandi masse, che si muovono a velocità molto elevate.
A sua volta, indica che un oggetto di grandi dimensioni non può raggiungere la velocità della luce, perché alla fine il suo momento sarebbe infinito, il che sarebbe un valore irragionevole.
Meccanica quantistica
La meccanica quantistica è definita come un operatore di articolazione in una funzione d'onda e che segue il principio di indeterminazione di Heinsenberg.
Questo principio pone dei limiti alla precisione del momento e alla posizione del sistema osservabile, ed entrambi possono essere scoperti contemporaneamente.
La meccanica quantistica utilizza elementi relativistici quando affronta vari problemi; questo processo è noto come meccanica quantistica relativistica.
Relazione tra quantità di moto e quantità di moto
Come accennato in precedenza, la quantità di moto è il prodotto della velocità e della massa dell'oggetto. Nello stesso campo, c'è un fenomeno noto come quantità di moto, che viene spesso confusa con quantità di moto.
La quantità di moto è il prodotto della forza e del tempo durante il quale la forza viene applicata ed è caratterizzata dall'essere considerata una quantità vettoriale.
La relazione principale tra quantità di moto e quantità di moto è che la quantità di moto applicata a un corpo è uguale alla variazione di quantità di moto.
A sua volta, poiché la quantità di moto è il prodotto di forza e tempo, una certa forza applicata in un dato tempo provoca una variazione della quantità di moto (senza tenere conto della massa dell'oggetto).
Esercizio di slancio
Una palla da baseball con massa 0,15 kg si muove con una velocità di 40 m / s quando viene colpita da una mazza che inverte la sua direzione, acquisendo una velocità di 60 m / s, su quale forza media ha esercitato la mazza la palla se era in contatto con questo 5 ms?.
Soluzione
Dati
m = 0,15 kg
vi = 40 m / s
vf = - 60 m / s (il segno è negativo poiché cambia direzione)
t = 5 ms = 0,005 s
Δp = I
pf - pi = I
m.vf - m.vi = Ft
F = m. (Vf - vi) / t
F = 0,15 kg. (- 60 m / s - 40 m / s) / 0,005 s
F = 0,15 kg. (- 100 m / s) / 0,005 s
F = - 3000 N
Riferimenti
- Fisica: esercizi: quantità di movimento. Estratto l'8 maggio 2018 da The Physics: science of phenomena: lafisicacienciadelosfenomenos.blogspot.com
- Impulso e slancio. Estratto l'8 maggio 2018 da The Physics Hypertextbook: physics.info
- Momentum e connessione di impulso. Estratto l'8 maggio 2018 da The Physics Classroom: physicsclassroom.com
- Quantità di moto. Estratto l'8 maggio 2018 da Encyclopædia Britannica: britannica.com
- Quantità di moto. Estratto l'8 maggio 2018 da The Physics Classroom: physicsclassroom.com
- Quantità di moto. Estratto l'8 maggio 2018 da Wikipedia: en.wikipedia.org.