Domanda:
Come viene conservata la quantità di moto lineare in caso di caduta libera del corpo?
Zam
2019-08-25 11:41:34 UTC
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Quando un oggetto sta subendo una caduta libera, ha un'accelerazione costante e quindi una velocità crescente (trascurando l'attrito).Così il suo slancio sta aumentando.Ma secondo la legge di conservazione della quantità di moto, non dovrebbe esserci una corrispondente diminuzione della quantità di moto da qualche altra parte? Dov'è?

Consideralo alla luce della terza legge del moto di Newton.
Suggerimento: lo slancio è conservato per * sistemi chiusi *.Quindi è necessario considerare la variazione della quantità di moto della terra dovuta alla forza esercitata su di essa dall'oggetto e alla forza che la palla esercita sulla Terra.Un rapido google ti darà un esempio numerico specifico.
Un martello * cade * più velocemente sulla luna di una piuma: perché attrae di più la luna che poi si sposta verso di essa.
Inoltre, quale traiettoria nello spazio * esattamente * pensi che il martello stia seguendo mentre cade?
@DanDan0101 L'enfasi è sulla * inter * interazione.
Sono infastidito da tutte le risposte indirette "intelligenti".La risposta breve è: la Terra stessa accelera (sempre leggermente) verso l'oggetto allo stesso tempo.La velocità in direzione opposta della Terra sarà esattamente proporzionale al rapporto tra la massa dell'oggetto e la massa della Terra, bilanciando così esattamente ("conservando") la quantità di moto.
@JeffY Non essere disturbato.Le risposte indirette intelligenti non sono affatto risposte, ma commenti.Sono suggerimenti, che è un modo standard con cui incoraggiamo l'OP a ripensare al problema.Se dovessero essere risposte, verrebbero pubblicate come "Risposte".A proposito, il tuo commento sarebbe meglio pubblicato come risposta (anche se una risposta breve senza dettagli è probabilmente appropriata come commento.
@garyp Grazie per il feedback.Non sono ancora d'accordo sul fatto che cercare di "condurre" indirettamente un OP alla risposta sia utile in generale.Questo dovrebbe essere un sito di risposte, non un sito di pedagogia socratica.Altri che leggono questa domanda e che hanno una curiosità ingenua / popolare simile all'OP verranno spenti da "sistema chiuso", "forza esterna netta", terza legge di Newton, ecc. "Risposte".
Cinque risposte:
Sciencisco
2019-08-25 12:44:15 UTC
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Linear Momentum è conservato solo nei sistemi con net forza esterna uguale a zero.Per un corpo che cade sulla Terra, sperimenta la forza gravitazionale della Terra, quindi il suo Momentum lineare aumenta. Ma se includi la Terra nel tuo sistema, allora sicuramente la quantità di moto viene conservata, poiché una quantità uguale di quantità di moto della Terra viene aumentata verso l'alto.Ma individualmente per entrambi non è conservato, c'è una forza di gravità esterna su ciascuno.

Grazie @JeffY per aver suggerito una modifica necessaria, "solo" nella prima riga.Ho modificato il post per questo e per altre correzioni grammaticali.
Se si considerano solo stati particolari (piuttosto che una valutazione continua) è possibile generalizzare ulteriormente allentando il vincolo a "zero impulso esterno netto".Ma a quel punto siamo nel profondo delle erbacce.
Lo slancio è sempre conservato!Potrebbe non essere sempre costante nel sistema, ma le leggi di conservazione devono considerare una corrente o un flusso / flusso.Nel caso della quantità di moto, la corrente è l'impulso.$ \ vec {p} _ {dopo} = \ vec {p} _ {prima} + \ int \ vec {F} _ {ext} ~ dt $.Le persone si confondono quando non riescono a distinguere tra costanza e conservazione.Il teorema di Noether ci dice che la quantità di moto è sempre conservata, insieme all'energia, al momento angolare e alla carica: https://en.wikipedia.org/wiki/Noether%27s_theorem
user233565
2019-08-25 12:22:00 UTC
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La quantità di moto lineare di un sistema rimane conservata a meno che una forza esterna non agisca su di essa.Poiché durante la caduta libera, una forza gravitazionale agisce sul corpo, la sua quantità di moto non rimarrà conservata.Tuttavia, se cambiamo il riferimento in modo tale che la forza gravitazionale diventi una forza interna del sistema, cioè consideriamo sia il corpo che la Terra insieme come un sistema, e consideriamo questo sistema isolato nell'universo, senza nessun altro corpopresente vicino al sistema, ora possiamo applicare la legge di conservazione della quantità di moto lineare poiché non ci sono forze esterne che agiscono sul sistema ora.

user1379857
2019-08-26 07:37:58 UTC
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Quello di Sciencisco è il migliore, ma ho pensato di aggiungere un pensiero: il potenziale esterno $ V = mgy $ non mostra simmetria traslazionale nella $ y $ .Il teorema di Noether dice che ogni simmetria fornisce una legge di conservazione.Inoltre, se non hai una simmetria, non hai la legge di conservazione associata.La simmetria traslazionale ci offre la conservazione della quantità di moto.Poiché questo potenziale non è tradizionalmente invariante nella direzione $ y $ , lo slancio non viene conservato in quella direzione.

Questa è la risposta giusta IMO.La legge fondamentale è il teorema di Noether, non la conservazione della quantità di moto lineare, e qui la lagrangiana ha solo due direzioni di simmetria traslazionale.
RandomAspirant
2019-08-26 21:34:45 UTC
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Lo slancio non è conservato solo per te, perché una forza esterna agisce su di te. Ma se consideri te e la terra. Quindi, poiché $ F_ {ext} = 0 $ , la variazione del momentum netto è sicuramente zero.

Diciamo che stai iniziando dal riposo. Ora lascia che la forza terrestre su di te sia $ F $ . Quindi $ a = \ frac {F} {m_ {you}} $ e la tua velocità nel tempo $ t $ span> è $ v = \ frac {Ft} {m_ {you}} $ Ora il tuo slancio è $ m_ {tu } v = Ft $ .

Allo stesso modo $ F $ sulla terra da te è $ - F $ . {Negativo poiché la direzione è opposta}. Quindi $ A_ {earth} = - \ frac {F} {M_ {earth}} $ e la velocità della terra dopo il tempo $ t $ è $ V = - \ frac {Ft} {M_ {earth}} $ Ora lo slancio della terra è - $ M_ {earth} V = -Ft $ . Quindi net $ \ Delta P = Ft-Ft = 0 $ .

Alan Gee
2020-06-16 23:50:09 UTC
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Né l'energia né lo slancio vengono conservati individualmente durante la caduta libera.

Durante la caduta libera il rapporto tra energia e quantità di moto cambia: punto.

L'energia cinetica è Momentum sotto mentite spoglie.

L'idea che GPE venga convertito in KE nasce dall'ignoranza e dalla doppia contabilità (in qualche modo pensare che KE sia più di una semplice rappresentazione diversa dello slancio).

Quando una massa è in caduta libera

$ dE / ds = d \ rho / dt $

Non c'è niente di più necessario, a parte un po 'di ridimensionamento.

La famosa equazione massa-energia di Einstein non vi ha insegnato nulla sulle relazioni tra energia, quantità di moto, tempo, distanza e velocità della luce?



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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