牛顿第三运动定律
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牛顿第三运动定律指出,每一个方向相反、大小相等的作用力都会产生反作用力。
解释:当一个力作用在一个物体上时,这个物体也会施加同样大小相反方向的力。
例子:
人的行走:人之所以能走路,是因为牛顿第三运动定律。在行走过程中,一个人将地面向后推,在反作用力中,地面也以相同大小的力向相反方向推这个人。这使他能够向前移动的方向与推动。
- 火炮后坐力:当子弹从枪中射出时,子弹也会以相同大小的力向相反的方向推动枪。这导致枪手感觉从枪托向后推。
- 推进:船向前方向的推进:水手用桨向后推水;产生的水推动桨向前。因此,船被向前推进。桨和水所施加的力大小相等,但方向相反。
动量守恒:
动量守恒定律:两个物体的动量之和即使在碰撞后也保持不变。
也就是说,两个物体碰撞前的动量之和和碰撞后的动量之和相等。
动量守恒的数学公式:
假设,两个物体A和B沿同一方向的直线运动,A的速度大于B的速度。
设A的初速度为u1
设B的初速度为u2
设A的质量为m1
设B的质量=m2
让两个物体在一段时间后碰撞,碰撞持续t秒。
设碰撞后A的速度= v1
设B碰撞后的速度= v2
我们知道,动量=质量×速度
因此,
碰撞' =m_1xxu_1 '前' A(F_A) '的动量
碰撞' =m_2xxu_2 '前' B(F_B) '的动量
碰撞后A的动量' =m_1xxv_1 '
碰撞后B的动量' =m_2xxv_2 '
现在,我们知道动量的变化率
=质量x速度变化率
=质量x速度变化量/时间
因此,A在碰撞过程中的动量变化率,' F_(AB)=m_1((v_1-u_1)/t) '
同理,B在碰撞过程中的动量变化率,' F_(BA)=m_2((v_2-u_2)/t) '
因为,根据牛顿第三运动定律,物体A的作用(A施加的力)将等于物体B的反作用力(B施加的力),但在作用和反作用力的过程中所施加的力方向相反。
因此,“f (AB) = f (BA)的
' = > 1 ((v_1-u_1) / t) ' ' = m_2 ((v_2-u_2) / t) '
' = > 1 (v_1-u_1) ' ' = m_2 (v_2-u_2) '
' = > m_1v_1-m_1u_1 ' ' = -m_2v_2 + m_2u_2 '
' = > m_1v_1 + m_2v_2 ' ' = m_1u_1 + m_2u_2 '
' =>m_1u_1+m_2u_2 ' =m_1v_1+m_2v_2 '——(i)
上式表示物体A和B碰撞前的总动量等于物体A和B碰撞后的总动量。这意味着没有动量的损失,即动量是守恒的。假定没有外力作用在物体上,就可以考虑这种情况。
这就是动量守恒定律,它指出在一个封闭系统中总动量是恒定的。
在碰撞条件下,运动较快的物体在碰撞后速度减小,运动较慢的物体在碰撞后速度增大。速度快的物体在碰撞后失去动量的大小等于速度慢的物体在碰撞后获得动量的大小。
动量守恒-实际应用
- 子弹和枪-当子弹从枪中射出时,枪的后坐力与子弹的方向相反。子弹的动量等于枪的动量。由于子弹的质量与枪相比非常小,因此子弹的速度与枪的后坐力相比非常高。在发射子弹的情况下,动量守恒定律照常适用。
- 在原子的碰撞中,应用了动量守恒定律。
- 在斯诺克比赛中,当球被棍子击中时,就应用动量守恒定律。
- 当充气气球的嘴被打开时,它就会飞起来,因为动量守恒。
- 当板球被球棒击中时,动量守恒定律被应用。
- 当弹子板上的硬币被击打时,应用动量守恒定律。
- 牛顿的摇篮是动量守恒的最好例子之一。