運動量と速度

運動量と速度は、非常に基本的な概念である。この2つの概念は驚くほど似ているが、理論的には2つの異なる量である。機械工学、自動車工学をはじめ、物理学や工学のほとんどすべての分野で活躍するためには、速度と運動量について明確に理解することが不可欠である。この記事では、この2つの概念の定義、用途、一般的な法律や理論、類似点、そして最後に相違点を紹介する。

スピード

速度は物体の物理量である。瞬時速度は、その瞬間の物体の進行方向の速さとして表すことができる。ニュートン力学では、速度は変位の変化率として定義される。速度と変位はともにベクトルである。定量的な価値と方向性を持っています。速度の定量的な値を速度係数といいます。これは、物体の速度と同じです。物体の平均速度は、最終速度と初速度の差（別の3次元空間での）を総時間で割ったものです。物体の速度は、その物体の運動エネルギーに直接関係する。古典力学では、物体の運動エネルギーは質量に速度の2乗を掛けたものとされる。相対性理論では、より高度なバージョンを提案しているが、ここでは論じない。また、相対性理論では、物体の速度が増加すると、観測される物体の質量も増加すると仮定している。物体の速度は、その物体の時空間座標の変化にのみ関係する。

モメンタム

運動量とは、動いている物体の非常に重要な性質である。物体の運動量は、物体の質量に物体の速度を掛けたものである。質量はスカラー量なので、運動量はベクトルであり、速度と同じ方向を持つ。運動量に関する最も基本的な法則のひとつに、ニュートンの運動第二法則がある。物体に働く正味の力は、運動量の変化率に等しいとするものである。質量は一定なので、非相対論的力学では、運動量の変化率は質量に物体の加速度を掛けたものに等しくなる。この法則から派生した最も重要なものが、運動量保存の理論である。これは、ある系にかかる正味の力がゼロであれば、その系の総運動量は一定であることを述べています。相対論的なスケールでも運動量は保存される。ここで重要なのは、運動量は物体の質量とその時空間座標の変化の両方に関係するということです。