運動量保存の法則を理解する

世界がかつてロケットを打ち上げ、宇宙空間で衛星を周回したことを知っている人もいるでしょう。ロケットの打ち上げの原理では、運動量保存の法則の理論が使用されます。この理論では、燃料による推進力によって生成される運動量の量は、ロケットの打ち上げの運動量と同じです。では、運動量保存の法則とは何ですか?

運動量の概念は物理学において重要な役割を果たします。運動量保存の法則は、2つのオブジェクトが衝突した場合、一方のオブジェクトの運動量の減少量が他方のオブジェクトの運動量の増加量に等しくなることを説明しています。これは、衝突前の物体系の総運動量が、衝突後の物体系の総運動量に常に等しいことを意味します。

数学的には、運動量保存の法則は次のように書くことができます。

m1v1 + m2v2 = m1v1 + m2 v2

情報 :

m1はオブジェクトの質量です

m2はオブジェクト2の質量です

v1は、衝突前のオブジェクト1の速度です。

v2は、衝突前のオブジェクト2の速度です。

v1 'は、衝突後のオブジェクトの速度1です。

v2 'は、衝突後のオブジェクト2の速度です。

実際、運動量保存の法則は、相互作用する2つ以上のオブジェクトで構成されるすべてのシステムに適用されます。これは、システムの外部からの力がないか、システムの外部からの合力がゼロに等しい限り当てはまります。ただし、この法則は、粗い表面でのブロックの動きや、加速または減速された車の動きには適用されません。

(また読む:化学における固定比較の法則)

一方、上で例示したロケットの原理では、ロケットの推進原理は運動量保存の法則を満たしています。初期状態では、システム(この場合はロケットと燃料)は静止しているため、それらの運動量はゼロです。ガスがロケットから噴出した後も、システムの運動量は維持されるため、ガスが出る前後のシステムの運動量は同じになります。

この法律に基づいています。ロケットが到達できる最終速度は、ロケットが運ぶことができる燃料の量とガスジェットの速度に依存します。基本的にこの2つの量には限りがあるため、多段ロケットを使用します。つまり、複数のロケットを結合し、第1段の燃料が燃え尽きると、これらのロケットが放出されます。

日常生活では、ロケット推進の原理はイカやタコにも使われています。動物が水をすすりながらロケットのように動き、高速で放出し、水中でより速く動くことを可能にする場所

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