Quantité de mouvement
L'impulsion linéaire, l'impulsion de translation ou simplement l'impulsion est le produit de la masse d'un corps et de sa vitesse :
p = m v {\displaystyle \mathbf {p} =m\mathbf {v} }
où p est l'impulsion, m est la masse et v est la vitesse.
On peut considérer le moment comme la "puissance" lorsqu'un corps est en mouvement, c'est-à-dire la force qu'il peut exercer sur un autre corps. Par exemple,
- une boule de bowling (grande masse) se déplaçant très lentement (faible vitesse) peut avoir le même élan qu'une balle de baseball (petite masse) qui est lancée rapidement (grande vitesse).
- Une balle est un autre exemple où l'élan est très élevé, en raison de la vitesse extraordinaire.
- Un autre exemple où de très faibles vitesses provoquent une plus grande dynamique est la poussée du sous-continent indien vers le reste de l'Asie, causant de sérieux dégâts, comme les tremblements de terre dans la région de l'Himalaya. Dans cet exemple, le sous-continent se déplace aussi lentement que quelques centimètres par an, mais la masse du sous-continent indien est très élevée.
Le moment est une quantité vectorielle, qui a à la fois une direction et une magnitude. Son unité est le kg m/s (kilogramme mètre par seconde) ou N s (newton seconde).
L'élan est une quantité conservée, ce qui signifie que l'élan initial total d'un système doit être égal à l'élan final total du système. L'impulsion totale reste inchangée.
Formule
En physique newtonienne, le symbole habituel de l'élan est la lettre p ; on peut donc l'écrire
p = m v {\displaystyle \mathbf {p} =m\mathbf {v} }
où p est l'impulsion, m est la masse et v est la vitesse.
Si nous appliquons la deuxième loi de
Newton, nous pouvons obtenir
F = m v 2 - m v 1 t 2 - t 1 {\displaystyle \mathbf {F} ={mv_{2}-mv_{1} \over \ {t_{2}-t_{1}}}}
Cela signifie que la force nette exercée sur un objet est égale au taux de changement d'impulsion de l'objet.
Afin d'utiliser cette équation dans la relativité spéciale, m doit changer avec la vitesse. C'est ce qu'on appelle parfois la "masse relativiste" de l'objet. (Les scientifiques qui travaillent avec la relativité spéciale utilisent d'autres équations à la place).
Impulse
L'impulsion est le changement d'élan provoqué par une nouvelle force : cette force va augmenter ou diminuer l'élan selon la direction de la force ; vers ou loin du corps qui se déplaçait auparavant. Si la nouvelle force (N) va dans la direction de l'impulsion du corps (x), l'impulsion de x augmentera ; donc si N va vers le corps x dans la direction opposée, x ralentira et son impulsion diminuera.
Loi de conservation de l'élan
Pour comprendre la conservation de l'élan, il est important de connaître la direction de l'élan. Dans un système, l'élan est additionné par l'addition de vecteurs. Selon les règles de l'addition vectorielle, l'addition d'une certaine quantité d'élan avec la même quantité d'élan allant dans la direction opposée donne un élan total de zéro.
Par exemple, lorsqu'une arme est tirée, une petite masse (la balle) se déplace à grande vitesse dans une direction. Une masse plus importante (l'arme) se déplace dans la direction opposée à une vitesse beaucoup plus lente. L'élan de la balle et l'élan de l'arme sont exactement de même taille mais de direction opposée. L'utilisation de l'addition vectorielle pour ajouter la quantité de mouvement de la balle à la quantité de mouvement du canon (égale en taille mais de direction opposée) donne une quantité de mouvement totale du système de zéro. L'impulsion du système arme-balle a été conservée.
Une collision montre également une conservation de l'élan : si une voiture (1000 kg) va à droite à 8 m/s, et un camion (6000 kg) va à gauche à 2 m/s, la voiture et le camion se déplaceront à gauche après la collision. Cet exercice montre pourquoi :
Momentum = Masse x VélocitéMoteur de la
voiture : 1000 kg x 8 m/s = 8000kgm/s (à droite)Moteur du
camion : 6000 kg x 2 m/s = 12000kgm/s (à gauche)
Cela signifie que leur moteur total est de 4000kgm/s. (Vers la gauche)
Pages connexes
- Moment angulaire
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'un moment linéaire ?
R : La quantité de mouvement linéaire, également appelée quantité de mouvement de translation, est le produit de la masse d'un corps et de sa vitesse. Elle peut être considérée comme une "force" lorsqu'un corps est en mouvement, c'est-à-dire la force qu'il peut exercer sur un autre corps.
Q : Comment mesure-t-on la quantité de mouvement linéaire ?
R : La quantité de mouvement linéaire se mesure en unités de kg m/s (kilogrammes mètres par seconde) ou de N s (newtons secondes).
Q : Quels sont des exemples de corps ayant un momentum linéaire élevé ?
R : Des exemples de corps ayant un momentum linéaire élevé sont une balle en raison de sa vitesse exceptionnelle, une boule de bowling qui se déplace lentement mais a une grande masse, et une balle de baseball qui est lancée rapidement mais a une petite masse. Un autre exemple où des vitesses très faibles provoquent une impulsion plus importante est la poussée du sous-continent indien vers le reste de l'Asie, provoquant de graves dommages tels que des tremblements de terre dans la région de l'Himalaya.
Question.
R : Oui, la quantité de mouvement linéaire est conservée, ce qui signifie que la quantité de mouvement initiale totale doit être égale à la quantité de mouvement finale et rester constante.
Q : La quantité de mouvement linéaire est-elle une racine vectorielle ?
R : Oui, la quantité de mouvement linéaire est une quantité vectorielle qui a à la fois une direction et une magnitude.
Q : Que se passe-t-il si deux objets entrent en collision ?
R : Lorsque deux pièces entrent en collision, leurs moments sont transférés entre elles, ce qui fait que leurs vitesses changent en fonction de leurs masses.
