Immaginate un calciatore che intercetta la palla e lo reindirizza (vedi Figura 1).
Il pallone subisce una forza per un tempo breve.. Il prodotto della forza e del tempo è chiamato impulso:
Notiamo che se la palla è più pesante bisognerà applicare una forza più grande per reindirizzarla, lo stesso se la velocità è più alta. La grandezza che tiene conto di questo è la quantità di moto:
È un vettore. Esso ha una dimensione (che è uguale al prodotto della massa e della velocità), direzione (come quella della velocità) e un verso a seconda del valore della velocità.
L'impulso e la variazione della quantità di moto sono strettamente correlati. Diamo un'occhiata a questo rapporto con maggiore precisione.
Su un corpo di massa m è applicata una forza F, dalla seconda legge di newton:
Anche attraverso le equazioni abbiamo trovato quello che abbiamo intuito nell'introduzione: L'impulso () è quello che causa il cambiamento della quantità di moto (). Graficamente questo è illustrato nella figura 2:
L'impulso è pari ad una variazione della quantità di moto:
La variazione di Q è:
dove la quantità di moto prima dell'urto, dopo .
La legge della conservazione della quantità di moto dice che
La legge della conservazione della quantità di moto:
In un sistema isolato la quantità di moto si conserva.
Nota: Un sistema isolato è una porzione di spazio in cui non agiscono forze provenienti dall'esterno.
Quello che ci dice questa legge è che:
Ossia:
Dove e sono rispettivamente la quantità di moto del sistema prima e dopo l'urto.
Con il termine urto si indica la collisione che avviene tra due o più corpi. Esistono tre tipi di urti e sono:
urto elastico;
urto anelastico
urto completamente anelastico
Gli urti possono essere classificati tramite la regola di Newton che dice:
la velocità dei corpi dopo l'urto è direttamente proporzionale a quella precedente l'urto attraverso un coefficiente dipendente dal materiale dei corpi :
Con . Se l'urto è detto completamente anelastico; se l'urto è detto elastico, altrimenti anelastico.
Un urto elastico (chiamato anche urto ideale) è una collisione nella quale si mantiene costante l'energia cinetica complessiva e la quantità di moto, cioè vale:
Un urto anelastico è la collisione in cui i corpi rimangono attaccati insieme dopo l'urto. L'energia cinetica dei corpi che collidono non si conserva ma si conserva la quantità di moto e vale:
.