Momento lineare di un sistema di particelle

Il momento lineare è il prodotto della massa (m) di un oggetto e la velocità (v) dell’oggetto. Se un oggetto ha una quantità di moto maggiore, allora è più difficile fermarlo. La formula per la quantità di moto lineare è p = mv. La quantità totale di quantità di moto non cambia mai, e questa proprietà è chiamata conservazione della quantità di moto. Studiamo di più sulla quantità di moto lineare e sulla conservazione della quantità di moto.

Momento lineare

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Momento lineare del sistema di Particelle

Sappiamo che la quantità di moto lineare della particella è

p = mv

La seconda legge di Newton per una singola particella è data da,

F = \( \frac{dP}{dt} \)

dove F è la forza della particella. Per ‘n’ n. di particelle la quantità di moto lineare totale è,

P = p1 + p2 +…..+pn

ogni quantità di moto si scrive come m1 v1 + m2v2 + ………..+mnvn. Sappiamo che la velocità del centro di massa è V = Σ \( \frac{m_i v_i}{M} \),

mv = Σ mivi

quindi confrontando queste equazioni otteniamo,

P = M V

Pertanto possiamo dire che la quantità di moto lineare totale di un sistema di particelle è uguale al prodotto della massa totale del sistema e la velocità del suo centro di massa. Differenziando l’equazione di cui sopra si ottiene,

( \frac{dP}{dt} \) = M \( \frac{dV}{dt} \) = MA

dv/dt è l’accelerazione del centro di massa, MA è la forza esterna. Quindi,

\( \frac{dP}{dt} \) = Fext

Questa equazione non è altro che la seconda legge di Newton per un sistema di particelle. Se la forza esterna totale che agisce sul sistema è zero,

Fext = 0 allora, \( \frac{dP}{dt} \) = 0

Questo significa che P = costante. Quindi, ogni volta che la forza totale che agisce sul sistema di una particella è uguale a zero, allora la quantità di moto lineare totale del sistema è costante o conservata. Questa non è altro che la legge di conservazione della quantità di moto lineare totale di un sistema di particelle.

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Conservazione del momento lineare totale di un sistema di particelle

Prendiamo l’esempio del decadimento radioattivo. Cos’è il decadimento radioattivo? È un processo in cui un nucleo instabile si scinde in nuclei relativamente stabili rilasciando un’enorme quantità di energia.

Supponiamo che ci sia un nucleo padre che è instabile e vuole diventare stabile, per raggiungere la stabilità emetterà la particella α e un altro nucleo figlio.

Questo nucleo figlio è molto più stabile del nucleo padre. Questo è il decadimento radioattivo. Ora supponiamo che il nucleo genitore sia a riposo e anche la massa dell’α è ‘m’ e il nucleo figlia è M.

Quindi la massa del nucleo genitore sarà m + M. Qui tutto ciò che sta accadendo non è dovuto alla forza esterna ma tutto ciò che accade è dovuto alla forza interna. Quindi qui Fext = 0, possiamo dire che

\( \frac{dP}{dt} \) = 0 ⇒ P = costante

Domande risolte per te

Q1. Quali delle seguenti sono applicazioni pratiche della legge di conservazione della quantità di moto lineare?

  1. Quando un uomo salta fuori dalla barca sulla riva, la barca viene spinta leggermente lontano dalla riva.
  2. La persona rimasta nella superficie senza attrito può allontanarsi da essa soffiando aria dalla sua bocca o lanciando qualche oggetto nella direzione opposta a quella in cui vuole muoversi.
  3. Recoiling di una pistola
  4. Nessuno di questi

Soluzione: A, B e C

Q2. Due masse disuguali sono legate insieme con una molla compressa. Quando la corda viene bruciata con un fiammifero rilasciando la molla, le due masse volano via con uguale :

  1. Momento
  2. Accelerazione
  3. Velocità
  4. Energia cinetica

Soluzione: A. Inizialmente, due masse disuguali sono legate insieme con una molla compressa. Poi la corda viene bruciata con il fiammifero e la molla rilasciata a causa di questo le due masse volano via e acquisiscono velocità inversamente proporzionali alle loro masse e quindi volano con uguale quantità di moto.

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