Zasada zachowania pędu i jej przykłady

Zasada zachowania pędu brzmi następująco:

"Suma wektorowa pędów wszystkich elementów układu izolowanego pozostaje stała..."

A prościej mówiąc tak:

"Zmienić pęd układu może tylko siła działająca z zewnątrz układu"

Zaczynając od początku...

Układ izolowany - to taki układ, na który nie działają siły zewnętrzne lub siły te się równoważą. Oddziaływanie między elementami układu siłami wewnętrznymi nie zmienia pędu układu.

Zasada zachowania pędu wynika wprost z II zasady dynamiki w postaci uogólnionej.
Zasada ta jest zawsze spełniona (dla dowolnego układu izolowanego) w każdym procesie fizycznym.

Tylko w niektórych zjawiskach opisywanych przez mechanikę kwantową możliwe jest krótkotrwałe jej złamanie (w czasie zajścia oddziaływania), jednak już po bardzo krótkim czasie (potrzebnym światłu na przebycie odległości międzycząstkowych) zasada ta jest spełniona.

Zasadę zachowania momentu pędu można wraz z zasadą zachowania materii-energii połączyć w zasadę zachowania czteropędu. 

Pęd – to wielkość fizyczna opisująca ruch obiektu fizycznego. Pęd mogą mieć wszystkie formy materii, np. ciała o niezerowej masie spoczynkowej, pole elektromagnetyczne, pole grawitacyjne. Zależy on od prędkości i masy ciała.

Wartość pędu określa się ze wzoru p=mv gdzie:

~ p (pęd) jest wartością wektorową
~ m (masa) jest wyrażana w kilogramach [kg]
~ v (prędkość) jest wielkością wektorową wyrażaną w metrach na sekundę [m/s]. 

PRZYKŁADY ZASADY ZACHOWANIA PĘDU:

a.) Łódka
Wyskakując z łódki stojącej przy brzegu jeziora uzyskujemy pęd skierowany w stronę lądu.
Równocześnie łódka - zgodnie z zasadą zachowania pędu - oddala się nieco od brzegu uzyskując pęd równy co do wartości, lecz przeciwnie skierowany.
Wypadkowy pęd układu łódka-człowiek pozostaje nadal równy zeru.

b.) Pocisk

Pocisk porusza się w powietrzu, w pewnej chwili pod wpływem wybuchu wewnątrz niego (sił wewnętrznych) ulega rozerwaniu.
Ponieważ siły wewnętrzne nie zmieniają wypadkowego pędu układu, więc odłamki rozlatują się na wszystkie strony w ten sposób, że suma wektorowa pędów w chwili rozerwania jest równa pędowi pocisku tworzącego całość.
Pomijając zmiany oporu powietrza spowodowane zmianą kształtu i wielkości ciała, środek masy odłamków porusza się po takim samym torze, jak poruszał się pocisk.

c.)Śruba okrętowa i śmigło samolotu
Na zasadzie zachowania pędu opiera się działanie śruby okrętowej i śmigła samolotu.
Śruba odrzuca wodę do tyłu, statek uzyskuje pęd skierowany ku przodowi.
Podobnie śmigło odrzuca do tyłu masy powietrza, a samolot przesuwa się naprzód.