动量(momentum)和冲动(impulse)的区别

动量和冲量都是描述物理中相对相似的概念的术语。大多数的混淆源于这样一个事实:这两个概念都有相同的单位——质量乘以速度。但是,它们从根本上是不一样的,计算方法也不同。...

动量和冲量都是描述物理中相对相似的概念的术语。大多数的混淆源于这样一个事实:这两个概念都有相同的单位——质量乘以速度。但是,它们从根本上是不一样的,计算方法也不同。

动量和冲量都是经典力学中的概念,这是一个围绕牛顿第二运动定律的物理学分支。然而,当一个物体的动量被计算为该物体的质量和速度的乘积时,冲量代表了一个系统在一段时间内动量的变化。这导致两个概念有相同的单位,但完全不同的含义,描述完全不同的现象,并以两种完全不同的方式计算。

 

动量(momentum)和冲动(impulse)的区别

什么是动量(momentum)?

在经典力学的高级公式中,你可以使用一种叫做“广义动量”的东西。广义动量的值不依赖于坐标系或其他约束条件。然后,您可以进一步定义其他数学结构,例如拉格朗日或哈密顿量,以便描述如何使用指定的坐标系和任何附加的物理约束,从广义结构计算动能。

然而,这些都是技术性很强的动量定义,不同于一般的定义。因此,为了清楚起见,本文将只关注动量,或者在大多数情况下,只是动量这个词的一般意义。

从这个意义上说,动量是一个向量,可以通过物体的质量乘以它的速度来计算(这也是一个向量,动量也是一个向量的原因)。它的国际单位是千克米每秒,它在根据牛顿第二运动定律计算力时起着至关重要的作用,因为力等于动量的变化率。如果考虑一个多体系统,可以通过计算该系统中每个粒子的动量,然后将它们作为向量相加来计算其动量。由此产生的矢量就是整个系统的动量。

 

动量(momentum)和冲动(impulse)的区别

什么是冲动(impulse)?

冲量,在技术术语中,表示一个力在一定时间间隔内的积分,基本上是计算从一个时间点到另一个时间点的力图下的面积。另一种表示冲量的方法是物体或物体系统动量的变化。

例如,如果你推一个质量一定的盒子,你用恒定的力推它两段不同的时间,动量的变化(换句话说,冲量)在一种情况下会比在另一种情况下更大,因为你施力的时间更长。然而,无论你动作5秒或10秒,冲动都是一样的。

例如,如果你在很长的一段时间内施加一个小的力,或者在很短的一段时间内施加一个强大的力,你可以产生同样的效果,你施加这个力的物体会有同样的动量变化,因此也会有同样的冲量。这是一个最常见的例子,用来描述动量和冲量是如何从根本上不一样的。冲量的国际单位是牛顿秒。然而,由于牛顿实际上是千克米每秒的平方,当你结合这些定义时,你会发现冲量的单位是千克米每秒,冲量的国际单位制和动量的国际单位制是一样的,这是冲量的结果,冲量真的代表了动量的变化。

 

动量与冲量之差

动量与冲量的计算

你计算它们的方法完全不同。通过将物体的质量乘以其速度来计算物体的冲量,而通过计算一段时间内力的积分来计算物体的冲量,或者,通过计算物体动量的变化来计算物体的冲量。这也适用于多个物体的任何系统,你只需要计算所有向量的和。

与力的联系

如上所述,冲量是力的积分,因此可以通过知道力来直接计算冲量,而动量则用来计算力本身。

考虑了动量和冲量的影响

冲动考虑了两个因素——作用在系统上的力和该力作用的持续时间。然而,动量只给出力对系统作用的瞬时效应,即质量和速度的乘积,而不提供任何关于力在过去是如何作用的知识。

动量与冲量

动量(momentum)和冲动(impulse)的区别

总结 - 动量(of momentum) vs. 冲动(impulse)

  • 动量和冲量是物理学和经典力学中用来描述运动物体不同特征的概念
  • 动量计算为质量和速度的乘积,而冲量计算为力在作用一段时间内的积分
  • 主要区别在于它们是如何计算的,它们代表了什么,它们内在地考虑了什么。

  • 发表于 2021-06-25 06:48
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  • 分类:物理

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