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Lei do Movimento de Conservação, Mecânica Clássica, Relativística e Quântica
O quantidade de movimento ou momento linear, também conhecido como momentum, é definido como uma grandeza física na classificação do tipo de vetor, que descreve o movimento que um corpo faz na teoria mecânica. Existem vários tipos de mecânica que são definidos na quantidade de movimento ou momentum.
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 dado momento. A mecânica relativista e a mecânica quântica também fazem parte do momento linear.
Existem várias formulações sobre a quantidade de movimento. Por exemplo, a mecânica newtoniana define-a como o produto da massa por velocidade, enquanto na mecânica lagrangiana é necessário o uso de operadores auto-adjuntos definidos em um espaço vetorial em uma dimensão infinita.
A quantidade de movimento é regida por uma lei de conservação, que afirma que a quantidade total de movimento de qualquer sistema fechado não pode ser alterada e permanecerá sempre constante ao longo do tempo.
Índice
- 1 Lei da conservação da quantidade de movimento
- 2 Mecânica Clássica
- 2.1 Mecânica newtoniana
- 2.2 Mecânica Langragiana e Hamiltoniana
- 2.3 Mecânica da mídia contínua
- 3 Mecânica Relativista
- 4 Mecânica quântica
- 5 Relação entre momentum e momentum
- 6 exercício de quantia de movimento
- 6.1 Solução
- 7 referências
Lei da conservação da quantidade de movimento
Em termos gerais, a lei da conservação do momento ou momento expressa 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, caso o corpo já esteja em movimento, a massa será um fator determinante na mudança da direção da velocidade.
Isso significa que, dependendo da quantidade de movimento linear, a inércia de um corpo dependerá da massa e da velocidade.
A equação de momentum expressa que o momento corresponde ao produto da massa pela velocidade do corpo.
p = mv
Nesta expressão p é o momento, m é a massa e v é a velocidade.
Mecânica Clássica
A mecânica clássica estuda as leis do comportamento dos corpos macroscópicos a velocidades muito inferiores às da luz. Essa mecânica da quantidade de movimento 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 em um espaço tridimensional. Esta teoria é subdividida em mecânica estática, mecânica cinemática e mecânica dinâmica.
A estática trata as forças empregadas em um equilíbrio mecânico, a cinemática estuda o movimento sem levar em conta o resultado dele e os estudos mecânicos tanto dos movimentos como dos resultados dele.
A mecânica newtoniana é usada sobretudo para descrever fenómenos que ocorrem a uma velocidade muito inferior à velocidade da luz e a uma escala macroscópica.
Mecânica langragiana e hamiltoniana
A mecânica de Langman e a mecânica hamiltoniana são muito semelhantes. A mecânica langragiana é muito geral; por essa razão, suas equações são invariantes com relação a qualquer mudança que ocorra nas coordenadas.
Essa mecânica fornece um sistema de um certo número de equações diferenciais conhecidas como equações de movimento, com as quais se pode inferir como o sistema evoluirá.
Por outro lado, a mecânica hamiltoniana representa a evolução momentânea de qualquer sistema através de equações diferenciais de primeira ordem. Este processo permite que as equações sejam muito mais fáceis de integrar.
Mecânica contínua de mídia
A mecânica da mídia contínua é usada para fornecer um modelo matemático onde o comportamento de qualquer material pode ser descrito.
A mídia contínua é usada quando queremos descobrir a quantidade de movimento de um fluido; neste caso, a quantidade de movimento de cada partícula é adicionada.
Mecânica Relativista
A mecânica relativista do momento - também seguindo as leis de Newton - afirma que, uma vez que o tempo e o espaço existem fora de qualquer objeto físico, a invariância galileana ocorre.
Por sua parte, Einstein sustenta que a postulação das equações não depende de um quadro de referência, mas aceita que a velocidade da luz é invariável.
Na dinâmica, a mecânica relativista funciona de maneira semelhante à mecânica clássica. Isso significa que essa magnitude é maior quando se refere a grandes massas, que se movem em velocidades muito altas.
Por sua vez, indica que um objeto grande não pode alcançar a velocidade da luz, porque eventualmente seu impulso 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 na precisão do momento e na posição do sistema observável, e ambos podem ser descobertos ao mesmo tempo.
A mecânica quântica usa elementos relativísticos ao abordar vários problemas; Esse processo é conhecido como mecânica quântica relativista.
Relação entre momentum e momentum
Como mencionado anteriormente, a quantidade de movimento é o produto da velocidade pela massa do objeto. No mesmo campo, existe um fenômeno conhecido como impulso e que é frequentemente confundido com a quantidade de movimento.
O impulso é o produto da força e do tempo durante o qual a força é aplicada e é caracterizada como uma magnitude vetorial.
A principal relação que existe entre o impulso e a quantidade de movimento é que o impulso aplicado a um corpo é igual à variação do momento.
Por sua vez, como o impulso é o produto da força do tempo, uma certa força aplicada em um determinado momento causa uma mudança na quantidade de movimento (sem levar em conta a massa do objeto).
Exercício de quantia de movimento
Uma bola de beisebol de 0,15 kg de massa está se movendo com uma velocidade de 40 m / s quando atingida por um morcego que inverte sua direção, adquirindo uma velocidade de 60 m / s, que força média exerceu sobre o bastão a bola se estava em contato com este 5 ms?
Solução
Dados
m = 0,15 kg
vi = 40 m / s
vf = - 60 m / s (o sinal é negativo, pois altera a direção)
t = 5 ms = 0,005 s
Δp = I
pf - pi = eu
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. Obtido em 8 de maio de 2018, de La Física: ciência dos fenômenos: lafisicacienciadelosfenomenos.blogspot.com
- Impulso e momentum. Retirado em 8 de maio de 2018, do The Physics Hypertextbook: physics.info
- Momento e conexão de impulso. Recuperado em 8 de maio de 2018, da The Physics Classroom: physicsclassroom.com
- Momento Obtido em 8 de maio de 2018, da Encyclopædia Britannica: britannica.com
- Momento Recuperado em 8 de maio de 2018, da The Physics Classroom: physicsclassroom.com
- Momento Recuperado em 8 de maio de 2018, da Wikipedia: en.wikipedia.org.