Імпульс та кінетична енергія

Зіткнення та закони збереження

Імпульс та кінетична енергія

У попередньому розділі ми вже бачили іншу величину, яка є комбінацією маси та швидкості, – кінетичну енергію. Справедливо було б запитати, для чого нам потрібна ще одна величина – імпульс, що також складається з маси та швидкості. Однак є дуже принципова відмінність між кінетичною енергією та імпульсом.

По-перше, кінетична енергія – скалярна величина, а імпульс тіла – векторна. Для прикладу розглянемо два тіла однакової маси $$m_1 = m_2 = m$$, що рухаються назустріч одне одному з однаковими за модулем швидкостями $$\vec{\upsilon}_1 = - \vec{\upsilon}_2$$. Саме завдяки векторній природі імпульсу сумарний імпульс системи в даному випадку дорівнює нулеві: $$ m \vec{\upsilon}_1 + m \vec{\upsilon}_2 = m \vec{\upsilon} - m \vec{\upsilon} = 0 $$ Однак кінетична енергія системи тіл не дорівнює нулеві, адже кожне з цих тіл рухається, і їхня енергія додаються скалярно: $$ E_{K1} + E_{K2} = \dfrac{m \upsilon_1^2}{2} + \dfrac{m \upsilon_2^2}{2} = m \upsilon^2 $$

По-друге, відмінність полягає в тому, що кінетична енергія може перетворюватись з одного типу енергії в інший, наприклад, кінетична в потенціальну, механічна в електричну тощо. Проте існує тільки один єдиний тип імпульсу, тому немає такого перетворення при розгляді задач через імпульсний підхід.

Ці дві принципові відмінності є достатніми для того, щоб використовувати імпульсний підхід для розв’язку задач окремо від енергетичного, що дає ще один незалежний інструмент, який разом із законом збереження енергії тільки доповнюють один одноо, а не дублюють. Розбираючи тему зіткнень, ви ще детальніше розглянете відмінності між законами збереження імпульсу та енергії.