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力学基本概念-【动量与冲量】

侠客烟雨

4月前浏览710

动量与冲量的定义

在经典力学中，动量（指国际单位制中的单位为kg·m/s，量纲MLT⁻¹）表示为物体的质量和速度的乘积，是与物体的质量和速度相关的物理量，指的是运动物体的作用效果。动量也是矢量，它的方向与速度的方向相同。

动量=质量 X 速度

关于动量，有一个动量守恒定理：即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。

如果物理受到外力作用，物体所受合外力后造成动量的增量（即末动量减去初动量），就叫做冲量。和动量是状态量不同，冲量是一个过程量。

冲量=动量的变化量

一个恒力的冲量指的是这个力与其作用时间的乘积。冲量表述了对质点作用一段时间的积累效应的物理量，是改变质点机械运动状态的原因。

冲量=力 X 时间

动量和冲量的区别是冲量是站在力的角度上定义的，力越大，冲量越大，时间越久冲量越大。而动量是站在物体的角度上定义的，质量越大动量越大，速度越大动量越大。动量和冲量的联系是，力在一段时间内积累取得的冲量，转化成了物体的动量。

生活中的动量定律

1.玻璃杯落在水泥地面上会易破碎，落在地毯上不易破碎。

玻璃杯子从同一高度自由落下，不管玻璃杯是否破碎，两种情况下动量的变化量都是一样的，地面对玻璃杯的力的冲量也一样。

由动量定理得：玻璃杯受到的合外力的冲量等于其动量的变化率，玻璃杯掉在松软的地毯上，动量减小，经历的时间较长，玻璃杯受到的合力较小，玻璃杯就不易碎。

2.用锤子与钉子接触后，直接用力压，很难把钉子压入木块，可抡起锤子打击钉子，就很容易进入木块。

动量定理的公式如下：

F△t=m△v

上式中，F表示锤子对钉子的压力，△t表示锤子对钉子的打击时间，m是锤子的质量，△v表示锤子打击前后速度损失。

如果用锤压钉子，则m△v很小很小，△t很长，所以F就很小，很难把钉子压入。用锤子打击钉子，△v较大，△t很小很小，则F就很大，很容易打进木块。

3.打台球中的动量守恒定律

我们在打台球时，球与球之间的碰撞满足动量守恒定律，具体表达为：

mv1 + mv2 = mv1' + mv2'

当球的质量相等时，碰撞前后的速度矢量之和保持不变。依据动量定理，球杆击打主球时，主球的速度变化与球杆给予的冲量大小有直接关系。球杆的冲量取决于击球过程中施加的力的大小以及力的作用时间。在动量定理中，物体受到冲量 I 的作用，其动量 P 会发生变化，其关系可以表示为：

I = ΔP，即 FΔt = ΔP

若要使目标球的速度产生显著变化（而动量变化量保持不变），有两种基本方法：一是通过球杆施加更大的力并缩短击球时间；二是通过球杆施加较小的力并延长击球时间。球杆的击打力可以通过技巧进行控制，而击球时间则通过球杆的操控来调整。例如，台球运动员若用力击打主球并立即停止球杆，击球时间将会较短；若运动员以均匀力度并让球杆沿施力方向继续延伸，击球时间则会相对较长。