Warto przeczytać

Pęd jest wielkością wektorową, wykorzystywaną w mechanice. Stosowany jest do opisu ruchu i oddziaływania ciała mającego masę. Pęd mogą posiadać wszystkie formy materii. Intuicyjnie, wielkość ta łączona jest z poruszającymi się obiektami, posiadającymi niezerową masę spoczynkową.

W mechanice klasycznej pęd ciała definiowany jest jako iloczyn masy i prędkości.

Jednostką pędu w układzie SI (z francuskiego Système international d'unités) jest $kg·\frac{m}{s}$, co wynika z definicji :

Warunkiem posiadania przez ciało pędu $\vec{p}$ jest niezerowa masa $m>0$ oraz ruch z prędkością $\vec{v}\neq 0$.

Kierunek i zwrot wektora pędu $\vec{p}$ jest taki sam jak kierunek i zwrot wektora prędkości $\vec{v}$. Wartości tych wektorów są wprost proporcjonalne, a miarą proporcjonalności jest masa $m$.

Przykład 1.

Jako przykład, pęd pocisku o masie $5kg$ wystrzelonego z armaty, z prędkością $10\frac{m}{s}$ jest równy:

ReGaBnKZ5ma3u

Rys. 1. Ilustracja przedstawia rysunek, na którym zaprezentowano pęd pocisku wystrzelonego z armaty. Na rysunku po lewej stronie widoczna jest armata w postaci poziomego, owalnego i wydłużonego kształtu, zwężającego się z prawej strony. Armata ustawiona jest na szarych kołach. Działo znajduje się na poziomej i płaskiej powierzchni, którą symbolizuje pozioma, szara linia pod kołami armaty. Z armaty wystrzelony został pocisk w postaci czerwonej kuli o masie mała litera m. Pocisk wystrzelony został w kierunku poziomym w prawo. Do czerwonej kuli symbolizującej pocisk przyłożony został jego wektor prędkości mała litera v ze strzałką oznaczającą wektor. Wektor prędkości pocisku, narysowano w postaci czarnej, poziomej strzałki skierowanej w prawo i przyłożonej do środka pocisku. Pęd pocisku jest równy iloczynowi jego masy i prędkości.

Często mamy do czynienia z ruchem obiektu, który składa się z więcej niż jednego elementu. Zwróćmy uwagę, że pęd jest wielkością addytywnąwielkość addytywnawielkością addytywną, tzn. pęd układupęd układupęd układu ciał jest sumą wektorów pędów wszystkich elementów. Rozpatrzmy prosty przykład:

Przykład 2.

Na deskorolce o masie $m$ jedzie chłopiec o masie $M$. Deskorolka porusza się z prędkością $\vec{v}$. Wyznaczmy pęd poruszającego się obiektu, którego elementami są zarówno chłopiec jak i deskorolka.

R1BIMMtiNWJBr

Rys. 2. Ilustracja przedstawia rysunek, na którym przedstawiono chłopca poruszającego się na deskorolce. Na rysunku widoczny jest niebieska deskorolka, której masę podpisano małą literą m. Na deskorolce stoi chłopiec, narysowany w postaci szarej, ludzkiej sylwetki. Masa chłopca podpisana została wielką literą M. Chłopiec na deskorolce porusza się po płaskiej, poziomej powierzchni widocznej w postaci szarej linii pod deskorolką. Chłopiec porusza się na deskorolce w kierunku poziomy w prawo. Do środka masy chłopca i do deskorolki przyłożono wektory ich prędkości w postaci poziomych, czarnych strzałek skierowanych w prawo. Strzałki są tej samej długości, co oznacza, że chłopiec i deskorolka poruszają się z tą samą prędkością. Prędkość chłopca i deskorolki podpisano małą literą v ze strzałką oznaczającą wektor.

Deskorolka o masie $m$ porusza się z prędkością $\vec{v}$ zatem jej pęd jest równy:

Chłopiec, który jedzie na deskorolce, porusza się z tą samą prędkością $\vec{v}$. W takim przypadku pęd chłopca wyrażony jest jako:

Całkowity pęd $\vec{p}_c$ poruszającego się obiektu jest równy sumie pędów poszczególnych jego elementów, zatem możemy wyrazić go w postaci:

CIEKAWOSTKA: Pęd jest wielkością charakterystyczną dla wszystkich form materii. Istnieje jednak przykład obiektu, którego masa nie jest znana, ale doświadczalnie stwierdzono jego pęd. Tym obiektem jest foton będący kwantem (najmniejszą porcją) energii. Stwierdzono doświadczalnie, że strumień fotonów (światło emitowane przez laser) jest w stanie wprawić w ruch bardzo lekkie łopatki wiatraczka umieszczonego w próżni. Świadczy to o tym, że strumień taki może oddziaływać na element materialny, a zatem pojedynczy foton również posiada pewien pęd.

Słowniczek