算承運動量 (漢字: 線型運動量; 英語: linear momentum),抑是簡清運動量 (運動量; momentum),的一種力學的物理量,伊描述物體徙動的情形。
一般所講的運動量是向量,慣勢用 來代表,按呢伊的大細就是 ,方向就是 解析失敗 (語法錯誤): {\displaystyle \{{ruby|轄|hat}}{\mathbf{p}}=\frac{\mathbf{p}}{p}}
。
Newton第二運動定律講,物體運動量的變化率平平伊受著的詩佇伊身軀等的靜力。
運動量盡在物體的參考系,不而過,對任何的參考系來看,運動量是守恆量 (守恆量; conserved),這就是講,設使一个密系統無去予外力影響著,若按呢伊的總運動量攏袂有變化。佇特殊相對論,電動力學,量子力學,量子場論,一般相對論當中,運動量雖然攏有無仝的形式,因總是守恆量。其實,運動量是一種空間佮時間的基本對thīn: 徙位對伨 (徙位對伨; translational symmetry.)
Newton力學[edit]
質點[edit]
佇Newton力學中,購一个質點的運動量就定義做伊的質量 佮速度 的系所積 (係數積):
佇一次元 (1D) 的情形中, 佮 用實數表示道好:
怹的政負符號代表方向。運動量的單位是質量的單位成速度的單位。譬如講佇SI單位,質量的單位是公斤 (kg),速度的是公尺每秒 (m/s),若按呢運動量的就是 "公今公尺每秒 (kg⋅m/s)." 佇cgs單位,質量的單位是公克 (g),速度的是公分每母 (cm/s),若按呢運動量的就是 "公曲公分每母 (g⋅cm/s)."
設想一臺車會用得看做是質量2000公斤的職踮,今這臺車以36 km/h,也就是10 m/s,的速度向西使。減採共東方訂做 方向,這臺車的運動量就按奶是 (2000 kg) × (−10 m/s) = 20000 kg⋅m/s,負號代表方向向西。
這Newton第二運動定律
質點系統[edit]
一陣質點會使組成質點系統 (質點系統)。這个系統的運重量就是逐个質點運重量的向量和 (向量和):
其中下添字 (下添字) 解析失敗 (語法錯誤): {\displaystyle 伊}
是質點的標頭 (標頭),解析失敗 (語法錯誤): {\displaystyle 伊 = 1,2,3,\ldots}
。
質點系統有一會質心。伊的位置是 逐的一點的位置 以質量 圍權數的加權和 (加權和):
遮的下添字 是質心 (center-of-mass) 的意思。質心速度 是 的微分:
但是 道是質量總和, 拄仔好道是 ,所以,
這和ko͘一个職踮的運動量有仝款的形式。這表示講,只要將這踮系統用伊的質心來代表, ko͘這踮的Newton力學對伊嘛會合用。
守恆[edit]
相閬[edit]
廣義化[edit]
Lagrange力學[edit]
Hamilton力學[edit]
連續退[edit]
豬特殊相對論中,Lorentz變換是卵的慣性參考系之間的做標變換 (包括位置和時間.) Lorentz變換之下的質量毋是不便量,顛倒是隨參考系之間的相對速度 來變化:
遮的 解析失敗 (Chīn-liōng iōng MathML (chhì-giām-sèng--ê):從伺服器 "https://wikimedia.org/api/rest_v1/" 收到無效的回應 ("Math extension cannot connect to Restbase.")。): {\displaystyle {{ruby|烏|u}}=|\mathbf{u}|}
, 是光速, 叫做Lorentz怹主; 叫做不變質量,伊是物體質量中未受著Lorentz變換影響的部分。
一个觀察者徛佇慣性係,咧看另外一个慣性系頂懸的職踮。若這踮有不變質量 ,觀察者看著的商壘論性運動量 (相對論性運動量, relativistic momentum) 就是
- 解析失敗 (語法錯誤): {\displaystyle \mathbf{p} = \gamma m\mathbf{{{ruby|於|u}}}=\gamma m\frac{\text{d}\mathbf{x}}{\text{d}\{{ruby|嘲|tau}}},}
其中的 解析失敗 (Chīn-liōng iōng MathML (chhì-giām-sèng--ê):從伺服器 "https://wikimedia.org/api/rest_v1/" 收到無效的回應 ("Math extension cannot connect to Restbase.")。): {\textstyle \嘲 }
是固有時間 (固有時間, proper time),就是綴着彼个職踮的時爭數算的時間。
四向量形式[edit]
四向量 (四向量, four-vector) 的概念對相對論的四次元時空中屆好用。一个四向量 有世的分量,表示的法度有濟濟種:
佇遮ko͘一个 道會使表達四的分量,伊的頂添字 (頂添字) 就愛用希臘字; 若是 代表 “若像時間” 的分量,若是 代表 “若像空間” 的分量。寫做 的時,咱定定會用Einstein慣例。
兩个四向量 佮 佇Minkowski空間中的純量則是按呢定義:
- 解析失敗 (語法錯誤): {\displaystyle \mathbf{A}\cdot\mathbf{B}=A^\mu B_\nu={{ruby|亞|A}}^\mu \eta_{\mu\nu}B^\nu=\left(\begin{matrix}A^0&A^1&A^2&A^3\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}-1&0&0&0\\0&1&0&0\\0&0&1&0\\0&0&0&1\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}B^0\\B^1\\B^2\\B^3\end{matrix}\right),}
是Minkowski metric tensor,相當 (−, +, +, +) 的metric signature。
四位置是
是光速, 是時間, 是三次元空間位置向量。四速度是
- 解析失敗 (語法錯誤): {\displaystyle \mathbf{U} = \frac{\text{d}\mathbf{X}}{\text{d}\嘲} = \frac{\text{d}\mathbf{X}}{\text{d}t}\frac{\text{d}t}{\text{d}\嘲}=\gamma\left(c,\mathbf{於}\right),}
解析失敗 (語法錯誤): {\textstyle \mathbf{於}= \frac{\text{d}\mathbf{x}}{\text{d}t}}
是三次元空間速度向量.所以四運動量就是
遮的 是總能量, 是相壘論性運動量。四運動量佮伊家己的純量則是
這會透到能量運動量關係:
歷史[edit]
第一為正確提出運動量守恆定理的人是英國數學共John Wallis。佇1670个作品,Mechanica sive De Motu, Tractatus Geometricus,伊講 "毋管物件一開始是徛定定抑是咧振動,代先的狀態持屬齊勻," 閣講 "若是力量較大祖力,物件就會開始振動." Wallis共運動的量號做momentum,力量號做vis。
Newton的自然哲學的數學原理佇1687出版的時,伊的別值和Wallis真相像的定義。Quantitas motus, "運動的量",就伊的定義道是 "由速度佮物質的量數來的",這會使看做是運動量。 Newton咧改衰第二定律的是數講的mutatio motus, "運動pia化",是政比素施的栗。所以伊佇遐講motus的時,意思其實伊半是咧講運動量,毋示運動。