Zasada zachowania pędu

Sformułowanie zasady zachowania pędu

Suma wektorowa wszystkich pędów izolowanego układu punktów materialnych pozostaje stała.

$\sum _{i=1}^{n}{\vec {p}}_{i}=const.$

$\Delta \sum \limits _{i=1}^{n}{{\vec {p}}_{i}}=0$

Układ izolowany, oznacza, że nie działają na niego siły zewnętrzne. Obecność sił wewnętrznych, między elementami układu, nie zmienia pędu układu.

Zasada nie dotyczy układów nie-izolowanych. Gdy na układ ciał działa siła zewnętrzna, wówczas pęd wypadkowy układu zmienia się. Zasada zachowania pędu wynika wprost z II zasady dynamiki w postaci uogólnionej. Można ją również wywieść z niezmienniczości lagranżjanu (hamiltonianu) względem przesunięć w przestrzeni (jeśli wszystkie punkty przesuniemy w przestrzeni o ${\bar {r}}$ to nowy układ będzie identyczny z pierwotnym). Sytuacji takiej odpowiada brak członu potencjalnego w lagranżjanie (hamiltonianie).

Przykłady zastosowania

• Zderzenia sprężyste i niesprężyste.
• Odrzut.

Odrzut

Przejawem działania tej zasady jest zjawisko odrzutu, polegające na tym, że przy rozpadzie ciała na dwie części obie otrzymują pędy jednakowe co do wartości bezwzględnej, lecz przeciwnie skierowane względem układu odniesienia, w którym ciało przed rozpadem pozostawało w spoczynku.

Przykłady odrzutu

• Napęd odrzutowy w samolotach odrzutowych i rakietach. Pęd strumienia gazów wyrzucanych z dyszy nadaje samolotowi lub rakiecie pęd w kierunku przeciwnym.
• Odrzut i podrzut broni palnej.
• Odrzut jądra atomowego - przy emisji cząsteczek z jądra.
• Sposób poruszania się niektórych zwierząt wodnych (np. meduzy)
• Prysznic, gdy ustawiony zostanie na silny strumień wody doznaje odrzutu i potrafi sam się unosić w powietrzu.
• Nadmuchany balon, gdy zostanie uwolniony doznaje odrzutu i unosi się w powietrzu do czasu aż sprężone powietrze się skończy (ciśnienie zostanie wyrównane)

Zasada 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 między cząstkowych) zasada ta jest spełniona. Zasadę zachowania momentu pędu można wraz z zasadą zachowania materii-energii połączyć w zasadę zachowania czteropędu.