Comment calculer la quantité de mouvement

Du balancement d'un pendule à une balle dévalant une colline, la quantité de mouvement est un moyen utile pour calculer les propriétés physiques des objets. Vous pouvez calculer la quantité de mouvement pour chaque objet en mouvement avec une masse définie. Qu'il s'agisse d'une planète en orbite autour du soleil ou d'électrons entrant en collision les uns avec les autres à grande vitesse, la quantité de mouvement est toujours le produit de la masse et de la vitesse de l'objet.

Vous calculez la quantité de mouvement en utilisant l'équation

où l'élanpse mesure en kg m/s, massemen kg et vitesseven m/s. Cette équation de la quantité de mouvement en physique vous dit que la quantité de mouvement est un vecteur qui pointe dans la direction de la vitesse d'un objet. Plus la masse ou la vitesse d'un objet en mouvement est grande, plus la quantité de mouvement sera grande, et la formule s'applique à toutes les échelles et tailles d'objets.

Si un électron (de masse 9,1 × 10 ⁻³¹ kg) se déplaçait à 2,18 × 10

Vous pouvez également utiliser cette formule pour calculer le changement de quantité de mouvement. Le changement de rythmep("delta p") est donné par la différence entre la quantité de mouvement en un point et la quantité de mouvement en un autre point. Vous pouvez écrire ceci comme

pour la masse et la vitesse au point 1 et la masse et la vitesse au point 2 (indiquées par les indices).

Vous pouvez écrire des équations pour décrire deux objets ou plus qui entrent en collision pour déterminer comment le changement de quantité de mouvement affecte la masse ou la vitesse des objets.

De la même manière, frapper des balles dans la piscine les unes contre les autres transfère de l'énergie d'une balle à l'autre, les objets qui entrent en collision les uns avec les autres transfèrent de l'élan. Selon la loi de conservation de la quantité de mouvement, la quantité de mouvement totale d'un système est conservée.

Vous pouvez créer une formule de quantité de mouvement totale comme la somme des quantités de mouvement des objets avant la collision et la définir comme égale à la quantité de mouvement totale des objets après la collision. Cette approche peut être utilisée pour résoudre la plupart des problèmes de physique impliquant des collisions.

Lorsque vous traitez des problèmes de conservation de la quantité de mouvement, vous considérez les états initial et final de chacun des objets du système. L'état initial décrit les états des objets juste avant la collision et l'état final, juste après la collision.

Si une voiture de 1 500 kg (A) se déplaçant à 30 m/s dans le +Xdirection a percuté une autre voiture (B) d'une masse de 1 500 kg, se déplaçant de 20 m/s dans le −Xdirection, se combinant essentiellement à l'impact et continuant à se déplacer ensuite comme s'ils étaient une seule masse, quelle serait leur vitesse après la collision ?

En utilisant la conservation de la quantité de mouvement, vous pouvez définir la quantité de mouvement totale initiale et finale de la collision égale l'une à l'autre commep​_Ti = ​p​_TFou alorsp​_UNE + ​p​_B = ​p​_Tf pour la quantité de mouvement de la voiture A,p​_UNE et l'élan de la voiture B,p​_B​.Ou en entier, avecm​_combiné comme la masse totale des voitures combinées après la collision :

Oùv​_F est la vitesse finale des voitures combinées, et les indices "i" représentent les vitesses initiales. Vous utilisez −20 m/s to pour la vitesse initiale de la voiture B car elle se déplace dans le −Xdirection. Diviser parm​_combiné (et en inversant pour plus de clarté) donne :

Et enfin, en substituant les valeurs connues, en notant quem​_combiné est simplementm​_UNE + ​m​_B, donne :

Notez que malgré les masses égales, le fait que la voiture A se déplaçait plus vite que la voiture B signifie que la masse combinée après la collision continue de se déplacer dans le +Xdirection.