La quantità di moto di un corpo è il vettore
definito dal prodotto della
sua massa m
per la velocità v
con cui si muove:
.
La quantità di moto trasmessa ad un corpo da una forza
F
che agisce per un determinato
tempo t
si definisce impulso della
forza:
; il prodotto
dà la velocità finale raggiunta dal corpo, per cui:
, allora l'impulso di una forza è uguale alla variazione della quantità di moto
del corpo sul quale la forza ha agito per un determinato tempo.
In un sistema composto da più corpi, il vettore quantità di moto
totale del sistema è la somma vettoriale delle quantità di moto dei
singoli corpi che lo compongono:
.
L’equazione fondamentale della dinamica può essere scritta in termini
di quantità di moto:
|
, essendo |
|
La forza
Fest, che rappresenta
la somma vettoriale di tutte le forze esterne agenti sul sistema, può
essere quindi espressa come il rapporto fra la variazione della quantità
di moto ed il tempo in cui la variazione si compie.
Se la somma vettoriale delle forze esterne che agiscono sul sistema è
nulla
|
|
,
il vettore |
quantità di moto totale del sistema non viene modificato
dal modo in cui interagiscono fra loro i corpi che lo compongono:
|
ovvero
|
|
= costante.
|
I corpi che compongono il
sistema possono interagire, ma le forze interne che agiscono fra loro si
annullano due a due per la 3^ legge di Newton. Perciò sono le quantità
di moto dei singoli corpi che possono cambiare, mentre la loro somma
rimane costante in assenza di forze esterne o quando la risultante delle
forze esterne che agiscono sul sistema è nulla.
Questo è il principio di conservazione della quantità di moto, che può essere
quindi applicato in assenza di forze esterne o quando queste siano
trascurabili rispetto alle forze impulsive dell’urto.
Quando questo principio può essere applicato, essendo la quantità di moto
del sistema prima dell’urto uguale alla quantità di moto del sistema dopo di esso, è possibile calcolare il moto dei corpi che
compongono il sistema dopo l’urto, conoscendo il loro moto prima
dell’urto e viceversa.
La quantità di moto è un vettore ed
ogni componente è conservato separatamente. L'equazione della
conservazione della quantità di moto comprende in realtà tre
equazioni, una per ogni dimensione.
L’unità di misura della quantità di moto è
il Kgm/s, essendo il prodotto di una massa
per una velocità; la
quantità di moto è una
grandezza vettoriale, può perciò essere graficamente rappresentata da un
vettore, la lunghezza del quale rappresenta la sua dimensione (la velocità moltiplicata per la massa), mentre
l’orientamento ne rappresenta la
direzione in
relazione ad un sistema di riferimento.
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