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Desde o balanço de um pêndulo até uma bola rolando ladeira abaixo, o momento serve como uma maneira útil de calcular as propriedades físicas dos objetos. Você pode calcular o momento para cada objeto em movimento com uma massa definida. Independentemente de se tratar de um planeta em órbita ao redor do sol ou de elétrons colidindo entre si em altas velocidades, o momento é sempre o produto da massa e da velocidade do objeto.
Calcular o Momento
Você calcula o momento usando a equação
p = mvonde momento p é medido em kg m / s, massa m em kg e velocidade v em m / s. Essa equação para o momento na física diz que o momento é um vetor que aponta na direção da velocidade de um objeto. Quanto maior a massa ou velocidade de um objeto em movimento, maior será o momento e a fórmula se aplicará a todas as escalas e tamanhos de objetos.
Se um elétron (com massa de 9,1 × 10) −31 kg) movia-se a 2,18 × 106 m / s, o momento é o produto desses dois valores. Você pode multiplicar a massa 9,1 × 10 −31 kg e a velocidade 2,18 × 106 m / s para obter a dinâmica 1.98 × 10 −24 kg m / s. Isso descreve o momento de um elétron no modelo de Bohr do átomo de hidrogênio.
Mudança no Momentum
Você também pode usar esta fórmula para calcular a mudança no momento. A mudança no momento Δp ("delta p") é dada pela diferença entre o momento em um ponto e o momento em outro ponto. Você pode escrever isso como Δp = m1v1 - m2v2 para a massa e velocidade no ponto 1 e a massa e velocidade no ponto 2 (indicado pelos subscritos).
Você pode escrever equações para descrever dois ou mais objetos que colidem entre si para determinar como a mudança no momento afeta a massa ou a velocidade dos objetos.
A Conservação do Momento
Da mesma forma, bater bolas na piscina transfere energia de uma bola para a outra, objetos que colidem um com o outro transferem o momento. De acordo com a lei de conservação do momento, o momento total de um sistema é conservado.
Você pode criar uma fórmula de momento total como a soma do momento dos objetos antes da colisão e configurá-la como igual ao momento total dos objetos após a colisão. Essa abordagem pode ser usada para resolver a maioria dos problemas da física envolvendo colisões.
Exemplo de Conservação do Momento
Ao lidar com problemas de conservação de momento, considere os estados inicial e final de cada um dos objetos no sistema. O estado inicial descreve os estados dos objetos imediatamente antes da colisão e o estado final, logo após a colisão.
Se um carro de 1.500 kg (A) com movimento a 30 m / s no +x direção colidiu com outro carro (B) com uma massa de 1.500 kg, movendo 20 m / s no -x direção, essencialmente combinando o impacto e continuando a se mover depois como se fossem uma única massa, qual seria sua velocidade após a colisão?
Usando a conservação do momento, você pode definir o momento total inicial e final da colisão igual um ao outro como pTi = pTf _ou _pUMA + pB = pTf para o momento do carro A, pUMA e momento do carro B, pB. Ou na íntegra, com mcombinado como a massa total dos carros combinados após a colisão:
m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi} = m_ {combinado} v_fOnde vf é a velocidade final dos carros combinados e os índices "i" representam velocidades iniciais. Você usa -20 m / s para a velocidade inicial do carro B porque está se movendo no -x direção. Dividindo por mcombinado (e reverter para maior clareza) fornece:
v_f = frac {m_Av_ {Ai} + m_Bv_ {Bi}} {m_ {combinado}}E, finalmente, substituindo os valores conhecidos, observando que mcombinado e simples mUMA + mB, dá:
begin {alinhado} v_f & = frac {1500 {kg} × 30 {m / s} + 1500 {kg} × -20 {m / s}} {(1500 + 1500) {kg} } & = frac {45000 {kg m / s} - 30000 {kg m / s}} {3000 {kg}} & = 5 {m / s} end {alinhado}Observe que, apesar das massas iguais, o fato de o carro A estar se movendo mais rápido que o carro B significa a massa combinada após a colisão continuar a se mover no sinal +x direção.