动量与碰撞
约 10 分钟
动量:运动的「份量」
动量 p = mv,质量乘速度。它回答的问题是:一个运动的东西有多「难停下来」。网球时速 200 公里飞来,运动员徒手就能接——因为它只有约 58 克;一辆卡车时速只有 5 公里,却谁也不敢拦——几十吨的质量让它的动量大得吓人。快而轻和慢而重,动量可以一样。
动量守恒
一个系统不受外力时,总动量不变。台球桌上,白球撞上静止的彩球:白球停,彩球以几乎同样的速度滚出去——动量完成了一次「交接」。商场里常见的「牛顿摆」(一串钢球吊成一排)演示的就是动量和能量的联手守恒:拉起一个球,弹出一个球;拉起两个,弹出两个。
火箭:守恒定理想出来的交通工具
火箭是最漂亮的动量守恒应用:它向后高速喷出燃气(给燃气向后的动量),自己就获得向前的动量。燃料越烧越少、火箭越来越轻,所以越飞越快。
常见误区
「火箭需要空气才能推」——错!恰恰在真空里火箭工作得更好,因为它推的是自己喷出的燃气,不是推空气。这也是为什么飞机(要靠空气)飞不出大气层,火箭却可以。
练一练:坐在带轮子的椅子上,抱着一个重书包向前扔出去,观察自己向哪边动,和家长用动量守恒解释。
小纸条
做牛顿摆实验(或用两个相同的硬币在桌面碰撞),观察速度的「交接」。
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