动量守恒与机械能守恒联立的推导过程

79次

问题描述:

动量守恒与机械能守恒联立的推导过程,在线求解答

最佳答案

推荐答案

动量守恒和机械能守恒是物理学中的两个基本守恒定律。

当两个系统相互作用时,它们的总动量和总能量都是守恒的。下面是这两个守恒定律的一般形式及其联立推导过程:

1. 动量守恒:在一个封闭系统中,系统内部各部分之间的相互作用力的冲量矩等于系统的总冲量矩。即:∂L / dt = ∂F / dp = ∂F1 / dF1 + ∂F2 / dF2 + ∂F3 / dF3 + ... + ∂Fn / dFn其中,L为系统的总冲量矩,F为系统内各部分之间的相互作用力,dp为系统内各部分的动量变化率,dF为系统内各部分的冲量矩变化率,n为系统内各部分的数量。联立以上方程,我们可以得到动量守恒定律的一般形式:L = ∂F / dp = 0其中,L为系统的总动量,F为系统内各部分之间的相互作用力,dp为系统内各部分的动量变化率。

2. 机械能守恒:在一个封闭系统中,系统内动能的变化等于系统内势能的变化,即:δEk = δEp其中,Ek为系统内动能的变化,Ep为系统内势能的变化。将动量守恒定律和机械能守恒定律结合,我们可以得到系统的总能量守恒方程:δEk + δEp = 0其中,δEk为系统内动能的增量,δEp为系统内势能的增量。这个方程就是动量守恒与机械能守恒联立的推导过程。它描述了在一个封闭系统中,系统的总动量和总能量都是守恒的。当两个系统相互作用时,它们的总动量和总能量都是守恒的。

其他答案

动量守恒定律和机械能守恒定律是两个非常重要的物理定律。它们都是基本力学原理,能广泛应用于各种力学问题的求解中。动量守恒定律指出,在一个孤立体系内,系统的总动量保持不变,即初始动量与末态动量相等。而机械能守恒定律指出,在没有外力做功的情况下,系统的总机械能保持不变,即初始机械能与末态机械能相等。

在某些物理问题中,上述两个定律会同时涉及到。考虑一个弹性碰撞的问题,一质量为m1的物体以速度v1向一质量为m2的物体以速度v2碰撞,碰撞后,两个物体的速度发生了反向的变化。这时,动量守恒定律告诉我们,系统的总动量保持不变。设碰撞后两个物体的速度分别为v1'和v2',则动量守恒有:

m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' (1)

又由于这是一个弹性碰撞,因此机械能守恒定律也适用。设初始机械能为E1,末态机械能为E2,则机械能守恒有:

E1 = E2

m1v1^2/2 + m2v2^2/2 = m1v1'^2/2 + m2v2'^2/2(2)

将式(1)代入式(2)中,消去v2和v2',可以得到:

m1v1^2/2 + m2v2^2/2 = m1v1'^2/2 + m2v2'^2/2 + (m1m2/(m1+m2))(v1-v1')^2/2

这就是动量守恒定律与机械能守恒定律在弹性碰撞问题中的联立推导形式。

为你推荐