动能守恒定律的公式是什么?如何推导?
数学表达式:
(1)p=p′即系统相互作用开始时的总动量等于相互作用结束时(或某一中间状态时)的总动量。
(2)Δp=0即系统的总动量的变化为零.若所研究的系统由两个物体组成,则可表述为:
(3)Δp1=-Δp2
即若系统由两个物体组成,则两个物体的动量变化大小相等,方向相反,此处要注意动量变化的矢量性.在两物体相互作用的过程中,也可能两物体的动量都增大,也可能都减小,但其矢量和不变。
以两球碰撞为例:光滑水平面上有两个质量分别是m1和m2的小球,分别以速度v1和v2(v1>v2)做匀速直线运动。当m1追上m2时,两小球发生碰撞,设碰后二者的速度分别为v1ˊ,v2ˊ。
设水平向右为正方向,它们在发生相互作用(碰撞)前的总动量:p=p1+p2=m1v1+m2v2,在发生相互作用后两球的总动量:pˊ=p1ˊ+p2ˊ=m1v1ˊ+m2v2ˊ。
设碰撞过程中两球相互作用力分别是F1和F2,力的作用时间是。
根据牛顿第三定律,大小相等,方向相反,即:F1=-F2
所以:m1a1=-m2a2
碰撞时两球之间力的作用时间很短,用
表示,这样加速度与碰撞前后速度的关系就是:
,代入上式,整理后可得:
或写成:
即:
这表明两球碰撞前后系统的总动量是相等的。
扩展资料:
适用范围
动量守恒定律是自然界最普遍、最基本的规律之一。不仅适用于宏观物体的低速运动,也适用与微观物体的高速运动。小到微观粒子,大到宇宙天体,无论内力是什么性质的力,只要满足守恒条件,动量守恒定律总是适用的。
适用条件
1、系统不受外力或者所受合外力为零;
2、系统所受合外力虽然不为零,但系统的内力远大于外力时,如碰撞、爆炸等现象中,系统的动量可看成近似守恒;
3、系统总的来看不符合以上条件的任意一条,则系统的总动量不守恒。但是若系统在某一方向上符合以上条件的任意一条,则系统在该方向上动量守恒。
参考资料来源:百度百科-动量守恒定律
动量守恒定律是指一个系统不受外力或所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律。公式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
推导过程:
以两球碰撞为例:光滑水平面上有两个质量分别是m1和m2的小球,分别以速度v1和v2(v1>v2)做匀速直线运动。当m1追上m2时,两小球发生碰撞,设碰后二者的速度分别为v1ˊ,v2ˊ。
设水平向右为正方向,它们在发生相互作用(碰撞)前的总动量:p=p1+p2=m1v1+m2v2,在发生相互作用后两球的总动量:pˊ=p1ˊ+p2ˊ=m1v1ˊ+m2v2ˊ。
设碰撞过程中两球相互作用力分别是F1和F2,力的作用时间是。
根据牛顿第二定律,碰撞过程中两球的加速度分别为:
根据牛顿第三定律,大小相等,方向相反,即:F1=-F2,所以:m1a1=-m2a2。
碰撞时两球之间力的作用时间很短,用△t表示,这样加速度与碰撞前后速度的关系就是:
代入上式,整理后可得:
或写成:
即:
这表明两球碰撞前后系统的总动量是相等的。
扩展资料
该定律的特点为:
1、矢量性
动量是矢量。动量守恒定律的方程是一个矢量方程。通常规定正方向后,能确定方向的物理量一律将方向表示为“+”或“-”,物理量中只代入大小:不能确定方向的物理量可以用字母表示。
2、瞬时性
动量是一个瞬时量,动量守恒定律指的是系统任一瞬间的动量和恒定。因此,列出的动量守恒定律表达式m1v1+m2v2+…=m1v1ˊ+m2v2ˊ+…,其中v1,v2…都是作用前同一时刻的瞬时速度,v1ˊ,v2ˊ都是作用后同一时刻的瞬时速度。
3、相对性
物体的动量与参考系的选择有关。通常,取地面为参考系,因此,作用前后的速度都必须相对于地面。
4、普适性
它不仅适用于两个物体组成的系统,也适用于多个物体组成的系统;不仅适用于宏观物体组成的系统,也适用于微观粒子组成的系统。
参考资料来源:百度百科动量守恒定律
1.定律内容:一个系统不受外力或所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律.
说明:(1)动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一,它既适用于宏观物体,也适用于微观粒子;既适用于低速运动物体,也适用于高速运动物体,它是一个实验规律,也可用牛顿第三定律和动量定理推导出来.
(2)相互间有作用力的物体系称为系统,系统内的物体可以是两个、三个或者更多,解决实际问题时要根据需要和求解问题的方便程度,合理地选择系统.
2.动量守恒定律的适用条件
系统不受外力或系统所受外力的合力为零,或内力远大于外力.
3.动量守恒的数学表述形式:
(1)p=p′即系统相互作用开始时的总动量等于相互作用结束时(或某一中间状态时)的总动量.
(2)Δp=0即系统的总动量的变化为零.若所研究的系统由两个物体组成,则可表述为:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′(等式两边均为矢量和)
(3)Δp1=-Δp2
即若系统由两个物体组成,则两个物体的动量变化大小相等,方向相反,此处要注意动量变化的矢量性.在两物体相互作用的过程中,也可能两物体的动量都增大,也可能都减小,但其矢量和不变.
二、碰撞
1.碰撞是指物体间相互作用时间极短,而相互作用力很大的现象.
在碰撞过程中,系统内物体相互作用的内力一般远大于外力,故碰撞中的动量守恒,按碰撞前后物体的动量是否在一条直线区分,有正碰和斜碰,中学物理只研究正碰(正碰即两物体质心的连线与碰撞前后的速度都在同一直线上).
2.按碰撞过程中动能的损失情况区分,碰撞可分为二种:
a.弹性碰撞:碰撞前后系统的总动能不变,对两个物体组成的系统满足:
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
1/2m1v12+1/2m2v22=1/2m1v1′2+1/2m2v2′2(动能守恒)
两式联立可得:
v1′=[(m1-m2)
v1+2m2v2]/(
m1+m2)=(m1-m2)v1/(m1+m2)
v2′=[(m2-m1)
v2+2m1v1]/(
m1+m2)=2m1v1/(m1+m2)
·若m1>>m2,即第一个物体的质量比第二个物体大得多
这时m1-m2≈m1,m1+m2≈m1.则有v1'=-v1
v2'=0
·若m1<<m2,即第一个物体的质量比第二个物体的质量小得多
这时m1-m2≈-m2,
2m1/(m1+m2)≈0.则有v1'=-v1
v2'=0
b.完全非弹性碰撞,该碰撞中动能的损失最大,对两个物体组成的系统满足:
m1v1+m2v2=(m1+m2)v
c.非弹性碰撞,碰撞的动能介于前两者碰撞之间.
三、反冲现象
系统在内力作用下,当一部分向某一方向的动量发生变化时,剩余部分沿相反方向的动量发生同样大小变化的现象.喷气式飞机、火箭等都是利用反冲运动的实例.若系统由两部分组成,且相互作用前总动量为零,则0=m1v1+m2v2,v1、v2方向相反.
一般为物体分离则有0=mv+(M-m)v`
四.动量守恒定律的本质:
系统内力只改变系统内各物体的运动状态,不能改变整个系统的运动状态,只有外力才能改变整个系统的运动状态,所以,系统不受或所受外力为0时,系统总动量保持不变
动量守恒推导如下:
令在光滑水平面上有两球A和B,它们质量分别为M1和M2,速度分别为V1和V2(假设V1大于V2),
且碰撞之后两球速度分别为Va和Vb。则在碰撞过程中,两球受到的力均为F,且碰撞时间为Δt,令V1方向为正方向,可知:
-F·Δt=M1·Va-M1·V1 ①
F·Δt=M2·Vb-M2·V2 ②
所以 ①+ ②得:
M1·Va+M2·Vb-(M1·V1+M2·V2)=0
即: M1·Va+M2·Vb=M1·V1+M2·V2
且有系统初动量为P0=M1·V1+M2·V2,末动量为P1=M1·Va+M2·Vb
所以动量守恒得证:
P0=P1
最后的式子是什么意思,没这个公式。