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Quantità di legge sui movimenti di conservazione, classica, relativistica e meccanica quantistica
il quantità di movimento o momento lineare, noto anche come quantità di moto, è definito come una quantità fisica nella classificazione del tipo di vettore, che descrive il movimento che un corpo fa nella teoria meccanica. Ci sono vari tipi di meccanica che sono definiti 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 come la velocità del movimento in un dato momento. La meccanica relativistica e la meccanica quantistica sono anche parte del momento lineare.
Ci sono diverse formulazioni sulla quantità di movimento. Ad esempio, la meccanica newtoniana la definisce come il prodotto della massa per velocità, mentre nella meccanica lagrangiana è richiesto l'uso di operatori autoaggiunti definiti su uno spazio vettoriale in una dimensione infinita.
La quantità di movimento è regolata da una legge di conservazione, che afferma che la quantità totale di movimento di qualsiasi sistema chiuso non può essere alterata e rimarrà sempre costante nel tempo.
indice
- 1 Legge della conservazione della quantità di movimento
- 2 meccanica classica
- 2.1 Meccanica newtoniana
- 2.2 Meccanica Langragiana e Hamiltoniana
- 2.3 Meccanica dei media continui
- 3 Meccanica relativistica
- 4 Meccanica quantistica
- 5 Relazione tra quantità di moto e quantità di moto
- 6 Esercizio della quantità di movimento
- 6.1 Soluzione
- 7 riferimenti
Legge della conservazione della quantità di movimento
In termini generali, la legge di conservazione della quantità di moto o quantità di moto esprime 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 nel cambiare 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 del momento esprime che la quantità di moto corrisponde al prodotto della massa per la velocità del corpo.
p = mv
In questa espressione p è il momento, m è la massa e v è la velocità.
Meccanica classica
La meccanica classica studia le leggi del comportamento dei corpi macroscopici a velocità molto più basse di quelle della luce. Questa meccanica della quantità di movimento è divisa in tre tipi:
Meccanica newtoniana
La meccanica newtoniana, che prende il nome da Isaac Newton, è una formula che studia il movimento di particelle e solidi in uno spazio tridimensionale. Questa teoria è suddivisa in meccanica statica, meccanica cinematica e meccanica dinamica.
Statica tratta le forze impiegate in un equilibrio meccanico, la cinematica studia il movimento senza tener conto del risultato di esso e la meccanica studia sia i movimenti che i risultati di esso.
La meccanica newtoniana è usata soprattutto per descrivere fenomeni che avvengono ad una velocità molto più bassa della velocità della luce e su scala macroscopica.
Meccanica di Langragian e Hamiltonian
La meccanica Langmaniana e la meccanica hamiltoniana sono molto simili. La meccanica di Langragia è molto generale; per questo motivo, le loro equazioni sono invarianti rispetto a qualsiasi cambiamento che si verifica nelle coordinate.
Questa meccanica fornisce un sistema di un certo numero di equazioni differenziali conosciute 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 dei media continua
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 sono usati quando vogliamo scoprire la quantità di movimento di un fluido; in questo caso viene aggiunta la quantità di movimento di ogni particella.
Meccanica relativistica
La meccanica relativistica della quantità di moto - seguendo anche le leggi di Newton - afferma che, poiché il tempo e lo spazio esistono al di fuori di qualsiasi oggetto fisico, l'invarianza galileiana ha luogo.
Da parte sua, Einstein sostiene che la postulazione delle equazioni non dipende da un quadro di riferimento, ma accetta che la velocità della luce sia invariabile.
Nel momento in cui 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 grande oggetto non può raggiungere la velocità della luce, perché alla fine il suo impulso 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 stabilisce dei limiti sulla precisione del momento e sulla posizione del sistema osservabile, ed entrambi possono essere scoperti contemporaneamente.
La meccanica quantistica usa elementi relativistici quando si affrontano 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 movimento è il prodotto della velocità dalla massa dell'oggetto. Nello stesso campo, c'è un fenomeno noto come impulso e che viene spesso confuso con la quantità di movimento.
L'impulso è il prodotto di forza e tempo durante il quale viene applicata la forza ed è caratterizzato come una grandezza vettoriale.
La relazione principale che esiste tra l'impulso e la quantità di movimento è che l'impulso applicato a un corpo è uguale alla variazione del momento.
A sua volta, poiché l'impulso è il prodotto della forza per il tempo, una certa forza applicata in un dato momento provoca un cambiamento nella quantità di movimento (senza considerare la massa dell'oggetto).
Esercizio della quantità di movimento
Una palla da baseball di 0,15 kg di massa si muove con una velocità di 40 m / s quando viene colpita da un pipistrello che inverte la sua direzione, acquisendo una velocità di 60 m / s, quale forza media ha esercitato la mazza su la palla se fosse 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 la direzione)
t = 5 ms = 0,005 s
Δp = I
pf - pi = I
m.vf - m.vi = F.t
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 La Física: scienza dei fenomeni: lafisicacienciadelosfenomenos.blogspot.com
- Impulso e quantità di moto. Estratto l'8 maggio 2018 da The Physics Hypertextbook: physics.info
- Momentum e connessione impulsiva. Estratto l'8 maggio 2018 da The Physics Classroom: physicsclassroom.com
- Momentum. Estratto l'8 maggio 2018 dall'Encyclopædia Britannica: britannica.com
- Momentum. Estratto l'8 maggio 2018 da The Physics Classroom: physicsclassroom.com
- Momentum. Estratto l'8 maggio 2018 da Wikipedia: en.wikipedia.org.