Quantidade de movimento: lei da conservação, mecânica clássica - Ciência - 2023

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o momentum ou momentum, também conhecido como momentum, é definido como uma magnitude física na classificação do tipo vetorial, que descreve o movimento que um corpo realiza na teoria mecânica. Existem vários tipos de mecânica que são definidos na quantidade de movimento ou momento.

A mecânica clássica é um desses tipos de mecânica e pode ser definida como o produto da massa do corpo e como a velocidade do movimento em um determinado instante. A mecânica relativística e a mecânica quântica também fazem parte do momento linear.

Existem várias formulações para a quantidade de movimento. Por exemplo, a mecânica newtoniana a define como o produto da massa e da velocidade, enquanto a mecânica lagrangiana requer o uso de operadores auto-adjuntos definidos em um espaço vetorial em uma dimensão infinita.

O momentum é governado por uma lei de conservação, que afirma que o momentum total de qualquer sistema fechado não pode ser alterado e sempre permanecerá constante ao longo do tempo.

Lei da conservação do momento

Em termos gerais, a lei de conservação do momento ou momento afirma que, quando um corpo está em repouso, é mais fácil associar a inércia à massa.

Graças à massa, obtemos a magnitude que nos permitirá retirar um corpo em repouso e, no caso de o corpo já estar em movimento, a massa será um fator determinante na mudança do sentido da velocidade.

Isso significa que, dependendo da quantidade de movimento linear, a inércia de um corpo dependerá tanto da massa quanto da velocidade.

A equação do momento expressa que o momento corresponde ao produto da massa e da velocidade do corpo.

p = mv

Nessa expressão, p é o momento, m é a massa ev é a velocidade.

Mecânica clássica

A mecânica clássica estuda as leis do comportamento dos corpos macroscópicos em velocidades muito mais baixas do que a da luz. Esta mecânica de momento é dividida em três tipos:

Mecânica newtoniana

A mecânica newtoniana, em homenagem a Isaac Newton, é uma fórmula que estuda o movimento de partículas e sólidos no espaço tridimensional. Esta teoria é subdividida em mecânica estática, mecânica cinemática e mecânica dinâmica.

A estática trata das forças utilizadas em um equilíbrio mecânico, a cinemática estuda o movimento sem levar em conta o resultado do mesmo e a mecânica estuda tanto os movimentos quanto os resultados do mesmo.

A mecânica newtoniana é usada principalmente para descrever fenômenos que ocorrem a uma velocidade muito mais lenta do que a velocidade da luz e em uma escala macroscópica.

Mecânica Langragiana e Hamiltoniana

A mecânica langriana e a mecânica hamiltoniana são muito semelhantes. A mecânica langragiana é muito geral; por isso, suas equações são invariáveis com respeito a alguma mudança que ocorra nas coordenadas.

Essa mecânica fornece um sistema de uma certa quantidade de equações diferenciais conhecidas como equações de movimento, com as quais se pode inferir como o sistema irá evoluir.

Por outro lado, a mecânica hamiltoniana representa a evolução momentânea de qualquer sistema por meio de equações diferenciais de primeira ordem. Este processo permite que as equações sejam muito mais fáceis de integrar.

Mecânica de mídia contínua

A mecânica de mídia contínua é usada para fornecer um modelo matemático onde o comportamento de qualquer material pode ser descrito.

Os meios contínuos são usados quando queremos descobrir o momento de um fluido; neste caso, o momento de cada partícula é adicionado.

Mecânica relativística

A mecânica relativística do momento - também seguindo as leis de Newton - afirma que, uma vez que o tempo e o espaço existem fora de qualquer objeto físico, ocorre a invariância galileana.

Por sua vez, Einstein sustenta que a postulação das equações não depende de um quadro de referência, mas aceita que a velocidade da luz é invariável.

No momento, a mecânica relativística funciona de forma semelhante à mecânica clássica. Isso significa que essa magnitude é maior quando se trata de grandes massas, que se movem em velocidades muito altas.

Por sua vez, indica que um objeto grande não pode atingir a velocidade da luz, porque eventualmente seu momento seria infinito, o que seria um valor irracional.

Mecânica quântica

A mecânica quântica é definida como um operador de articulação em uma função de onda e que segue o princípio da incerteza de Heinsenberg.

Este princípio estabelece limites para a precisão do momento e da posição do sistema observável, e ambos podem ser descobertos ao mesmo tempo.

A mecânica quântica usa elementos relativísticos ao abordar vários problemas; este processo é conhecido como mecânica quântica relativística.

Relação entre momentum e momentum

Como mencionado anteriormente, o momento é o produto da velocidade e da massa do objeto. No mesmo campo, existe um fenômeno conhecido como impulso, que muitas vezes é confundido com momentum.

O momento é o produto da força pelo tempo durante o qual a força é aplicada e é caracterizado por ser considerado uma grandeza vetorial.

A principal relação entre momentum e momentum é que o momentum aplicado a um corpo é igual à mudança no momentum.

Por sua vez, como o momento é produto da força e do tempo, uma determinada força aplicada em um determinado tempo provoca uma mudança no momento (sem levar em conta a massa do objeto).

Exercício de impulso

Uma bola de beisebol com massa 0,15 kg move-se com velocidade de 40 m / s quando é atingida por um taco que inverte sua direção, ganhando velocidade de 60 m / s, que força média o taco exerceu a bola se ela estava em contato com estes 5 ms?.

Solução

Dados

m = 0,15 kg

vi = 40 m / s

vf = - 60 m / s (o sinal é negativo porque muda de direção)

t = 5 ms = 0,005 s

Δp = I

pf - pi = I

m.vf - m.vi = F.t

F = m. (Vf - vi) / t

F = 0,15 kg. (- 60 m / s - 40 m / s) / 0,005 s

F = 0,15 kg. (- 100 m / s) / 0,005 s

F = - 3000 N

Referências

Física: Exercícios: Quantidade de movimento. Retirado em 8 de maio de 2018, de The Physics: science of fenomena: lafisicacienciadelosfenomenos.blogspot.com
Impulso e momentum. Obtido em 8 de maio de 2018, de The Physics Hypertextbook: physics.info
Conexão de momentum e impulso. Obtido em 8 de maio de 2018, em The Physics Classroom: physicsclassroom.com
Momentum. Obtido em 8 de maio de 2018, da Encyclopædia Britannica: britannica.com
Momentum. Obtido em 8 de maio de 2018, em The Physics Classroom: physicsclassroom.com
Momentum. Obtido em 8 de maio de 2018, na Wikipedia: en.wikipedia.org.