机械能守恒可以表述为起始机械能等于末尾机械能,即Ki+Ui=Kf+Uf。而动量守恒可以表述为起始动量等于末尾动量,即Pi=Pf。
当物体没有受到外力作用时,动量守恒和机械能守恒可以联立起来,即当Pi=Pf=0时,Ki+Ui=Kf+Uf,也就是说物体的机械能是守恒的。如果受到了外力作用,联立起来则为Ki+Ui+W=Kf+Uf,其中W是外力所做的功。
所以,在机械能守恒和动量守恒下联立的式子可以帮助我们计算物体在运动中的状态与能量变化。
动量守恒和机械能守恒联立怎么解
当动量守恒和机械能守恒同时成立时,可以利用这两个守恒定律来解决问题。下面是一个可能的解题思路:
1、根据动量守恒定律,考虑系统的初始和最终状态下的总动量是否守恒。如果是守恒的,可以得到一个动量守恒方程。
2、根据机械能守恒定律,考虑系统的初始和最终状态下的总机械能是否守恒。如果是守恒的,可以得到一个机械能守恒方程。
3、将动量守恒方程和机械能守恒方程联立,解方程组,可以求得问题中所关心的未知量。
需要注意的是,动量和机械能守恒定律只在特定条件下成立。动量守恒一般适用于没有外力作用或外力合力为零的系统,在这种情况下,系统的总动量在时间上保持不变。机械能守恒一般适用于没有非保守力做功的系统,即没有摩擦力、阻力等能量转化为其他形式的情况下,系统的总机械能在时间上保持不变。
因此,在解题过程中,需要明确问题的条件和假设,确认是否满足动量守恒和机械能守恒的前提条件。只有在满足条件的情况下,才能将动量守恒和机械能守恒联立来解决问题。
动量守恒是什么
动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一,它既适用于宏观物体,也适用于微观粒子;既适用于低速运动物体,也适用于高速运动物体,它是一个实验规律,也可用牛顿第三定律和动量定理推导出来。
动量守恒定律的特点
1、矢量性
动量是矢量。动量守恒定律的方程是一个矢量方程。通常规定正方向后,能确定方向的物理量一律将方向表示为“+”或“-”,物理量中只代入大小:不能确定方向的物理量可以用字母表示,若计算结果为“+”,则说明其方向与规定的正方向相同,若计算结果为“-”,则说明其方向与规定的正方向相反。
2、瞬时性
动量是一个瞬时量,动量守恒定律指的是系统任一瞬间的动量和恒定。因此,列出的动量守恒定律表达式:M1V1+M2V2+……=M1V1'+M2V2'+……,其中V1,V2……都是作用前同一时刻的瞬时速度,都是作用后同一时刻的瞬时速度。只要系统满足动量守恒定律的条件,在相互作用过程的任何一个瞬间,系统的总动量都守恒。在具体问题中,可根据任何两个瞬间系统内各物体的动量,列出动量守恒表达式。
3、相对性
物体的动量与参考系的选择有关。通常,取地面为参考系,因此,作用前后的速度都必须相对于地面。
4、普适性
它不仅适用于两个物体组成的系统,也适用于多个物体组成的系统;不仅适用于宏观物体组成的系统,也适用于微观粒子组成的系统。