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Conservazione della quantità di moto

1687
  • Isaac Newton
Ricercatore che dimostra la conservazione della quantità di moto in un laboratorio di fisica con carrelli che si scontrano.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

In un sistema isolato, la quantità di moto totale rimane costante. Un sistema isolato è un sistema non soggetto a forze esterne. Questo principio deriva dalle leggi del moto di Newton. Per un sistema di particelle, la quantità di moto totale [latex]\vec{p}_{\text{totale}} = \sum_{i} m_i \vec{v}_i[/latex] è conservata se la forza esterna netta è pari a zero. Questo è fondamentale per analizzare le collisioni.

La legge di conservazione della quantità di moto è una conseguenza diretta della seconda e terza legge di Newton. Newton seconda legge afferma che il tasso di variazione della quantità di moto di una particella è uguale alla forza netta che agisce su di essa, [latex]\vec{F} = \frac{d\vec{p}}{dt}[/latex]. Per un sistema di particelle multiple, la quantità di moto totale è la somma vettoriale delle singole quantità di moto. Le forze che agiscono sulle particelle possono essere suddivise in forze interne (esercitate dalle particelle all'interno del sistema l'una sull'altra) e forze esterne (esercitate da oggetti esterni al sistema).

Secondo Newton terza legge, per ogni forza interna esiste una forza di reazione uguale e contraria. Quando si sommano le forze su tutte le particelle del sistema, queste forze interne si annullano a coppie. Pertanto, il tasso di variazione della quantità di moto totale del sistema è uguale alla forza esterna netta, [latex]\vec{F}_{\text{ext}} = \frac{d\vec{p}_{\text{total}}}{dt}[/latex].

Un sistema isolato è definito come un sistema in cui la forza esterna netta è pari a zero ([latex]\vec{F}_{\text{ext}} = 0[/latex]). In questo caso, il tasso di variazione della quantità di moto totale è pari a zero, il che significa che il vettore della quantità di moto totale [latex]\vec{p}_{\text{total}}[/latex] è una costante. Questo principio vale indipendentemente dalla complessità delle interazioni interne, comprese le collisioni e le esplosioni, purché il sistema rimanga isolato.

UNESCO Nomenclature: 2209
- Meccanica

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • La teoria dell'impeto di Jean Buridan
  • Il principio di conservazione della ’quantità di moto‘ di René Descartes’
  • Il lavoro di Christiaan Huygens sulle collisioni
  • Le leggi del moto di Isaac Newton

Applicazioni

  • propulsione a razzo
  • analisi delle collisioni nella sicurezza dei veicoli
  • fisica della palla da biliardo
  • rinculo delle armi da fuoco
  • calcoli astronomici delle interazioni dei corpi celesti

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • sviluppo di algoritmi avanzati di attivazione degli airbag
  • progettazione di cavi di scambio di quantità di moto per veicoli spaziali
  • creazione di metodi di prova non distruttivi basati sull'analisi dell'impatto
  • ottimizzazione dell'efficienza del carburante nei razzi multistadio
  • modellazione predittiva per strategie di deviazione degli asteroidi
  • progettazione di sistemi di trasporto a levitazione magnetica senza attrito
  • sviluppo di dispositivi di feedback tattile che simulano collisioni realistiche
  • analisi dei dati di collisione dell'acceleratore di particelle
  • ricostruzione forense degli incidenti
  • progettazione di materiali ammortizzanti per dispositivi di protezione
Argomenti correlati: conservazione della quantità di moto, sistema isolato, leggi di Newton, collisione, meccanica classica, somma vettoriale, forza esterna, forza interna, quantità di moto costante, dinamica.

Contesto storico

Conservazione della quantità di moto

1650
1678
1687
1687
1738
1750
1785
1650
1672
1687
1687
1738
1750
1757
1788

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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