動量與碰撞
反衝(recoil)
反衝是當你把某樣東西往前推時,感受到的那股向後的踢力。開槍,槍托會撞你的肩膀;從一艘小船踏向碼頭,船會從你腳下溜開;把氣球吹脹再放手,空氣從後方衝出,氣球就往前竄。只要你把東西往一邊丟,你就會被往另一邊推。
反衝就是動量守恆的實際演出。一開始一切靜止,總動量為零。把一個質量往前送、帶著動量 +p,系統其餘部分就必須取得動量 -p,好讓總和維持為零:m_gun v_gun = -(m_bullet v_bullet)。因為槍遠比子彈重,它反衝的速度遠比子彈飛出的速度慢——動量相同,卻按質量成反比地分配。
這一個觀念,驅動了從烏賊噴水到火箭爬升入軌的一切。它也生動地證明了:你不需要蹬地或推空氣才能移動——只要把一些質量往後拋,你「就會」往前走,即使在真空裡也一樣。
一把 4.0 公斤的步槍射出一顆 0.010 公斤、速度 600 m/s 的子彈。碰前動量為零,所以 4.0 乘以 v_gun = -(0.010 乘以 600) = -6 kg m/s,得 v_gun = -1.5 m/s。步槍以 1.5 m/s 反衝——比子彈慢了 400 倍,因為它重了 400 倍。
動量大小相等、方向相反;沉重的槍幾乎不動,輕盈的子彈則飛馳而去。
反衝並不代表槍和子彈得到相等的速率或相等的能量——它們得到的是大小相等、方向相反的「動量」。輕盈的子彈在動量相同、質量卻小得多的情況下,帶走了幾乎全部的動能(因為動能 = p^2 / 2m)。
又称
另见