动量守恒定律与动能定理-动量守恒与动能定理

在高速公路上看到那个老司机，你大约率会当作他是乱撞的，但你知道他实际上是在做一场贼精密的力学“杂技”。 那会儿练车，教练总爱拿“小车撞大车”这种例子，说出于质量大嘛，就没事。
实际上彻底讲不通。
你想想，要是两个东西面对面撞，哪怕你车是法拉利，对面是个五十斤的板砖，那一撞，你车可能就得报废，板砖也就剩个残骸。
反过来，要是那个板砖把法拉利撞飞，那肯定不是板砖的难题，而是你车的惯性让你“想撞”了。
这跟之前学过的“动量守恒”彻底背道而驰。 真正的物理世界里，能量和动量压根儿不是哪位先哪位后，而是能够与此同时存有的两个“账本”。你开车遇到前面的卡车突然急刹，你的惯性让你往前一窜，这时候，你车速变了，动能肯定跟着变。根据动能定理，你身上多出来的那一翻劲儿，就是你车突然停下来之前那几秒里，肌肉和膝盖一起“动”的功，也就是你身体里储存的“动”能。你胳膊向后用力，那个力功能在你身上，你速度变了，动能变了，这过程里，你的肌肉在“做功”，你的身体在“受力”，能量和动量在这一刻换了位置，没有哪位消亡，也没有哪位凭空出现。 再说说刹车那点事儿。你踩住刹车，手和刹车片之间的摩擦力，就像是在悄悄往你身体里“抽走”动能。动能定理直接告诉你：你车速变了，意味着你的动能没了，但没消亡，只是转嫁到了刹车片上去了。
这时候，系统的总动量是不是守恒了？ 这里有个细节好办混淆。
要是系统里只有你一个人，你刹车，你的动量确实守恒，出于外力（摩擦力）存有，动量不守恒。但只要你把“你 + 刹车片”看作一个整体系统，不管是哪位停，只要外力为零，这个整体的总动量就是不变的。车撞墙，墙给车一个庞大的冲力，变了车的动量，但车 + 墙这一对，整体动量没变。
哪怕车撞碎了，碎片散开了，最终静止不动了，那一瞬间，所有碎片和车的总动量都是相同的，能量也分成了碎片的动能和声光能。 动能定理如何看，实际上就一句话：力对物体做功，物体的动能就变。
这不只是是能量守恒，更是力的“功劳簿”。你感觉车停得快，是出于刹车力大、距离短，单位工夫内把身体里的动能抽走了多快。
反之，要是匀速匀速开了十公里，刹车距离长，说明需求克服摩擦力做功更多，也就是身体里储存的动能更多。 速度变了，动量肯定跟着变，出于动量是“质量乘速度”。你踩油门，速度提升，动量直线往上窜；刹车减速，动量直线往下掉。
要是一辆车，质量是 2000 克，时速是 100 公里/小时，它的动量就是 20 千克·米/秒。
这一瞬间，要是这辆车的发动机突然坏了，速度急降回 50 公里/小时，它的动量立马变成了 10 千克·米/秒，削减了整整一半。
这时候，发动机供给的力做了负功，切断了它前进的势头，动量就顺着这个力“流”了出去。 实际上，动量和动能别看描写现象的角度不同，但它们讲的是同一回事。动能看的是“能量挪”，动量看的是“运动状态的转变”。当你发现刹车距离变长了，你可能在揪心动能没花完，但实际上，你的动能并没有凭空消亡，而是通过摩擦把动量“卸”到了大地上。 举个例子，假设你开着车冲上一个 20 度的坡，车速是 30 公里/小时。
这时候，重力给了你一个向下的力，与此同时空气阻力给你一个向上的力。你动量在增添（出于有重力功能），动能也在增添（出于有重力做功）。当你冲上去 20 米远，速度变成 40 公里/小时，你的动能和动量都变大了。到了坡底，重力方向变了，你动量又启动减小，动能也跟着变。整个过程里，重力做的功等于你动能的增量，动量的变化正好对应了速度的变化趋势。 别小看这些看不见的变化。在赛车圈里，高手往往不在乎车有多快，他们更在乎“动量管住”。
比如超车，你不用死命全油门，只要把速度压到刚好让对方刹不住，自己减速的过程里，你就把车身的动能全体“耗”掉了，与此同时把自己的动量节约下来，用来顶着对方的惯性冲那会儿。
要是对方反应慢，你退无可退，这时候重心要放低，脚要踩得深，把重心前移，这样相当于给前轮增添了额外的“动量”，让车在原地就能停下来。 反过来，要是对方反应快，你急刹，你车停下，但对方还在冲，这时候你得赶紧收油，让车的动量慢慢缩回零。
这时候，你的发动机和车轮之间有个阻力，这个阻力在消耗你的动能，与此同时也在帮你消耗掉一局部动量。车越重，动量越大，想要减速就越难，故此重车需求更长的距离。 有时候你会认定，动量和动能有时候是“打架”的，明明一个说动量守恒，一个说动能守恒，如何一个都不肯让步？实际上不是。它们只是从不同侧面看着同一个过程。“动量守恒”关切的是“动”的总量有没有乱；“动能守恒”关切的是“能”有没有挥霍。在碰撞中，要是系统孤立，总的动能可能不守恒（出于有变形生热），但总动量绝对守恒，就像你手里的金币，甭管如何花，总数不变。只是，花掉的那局部“能”，往往变成了热、光、声，要么变成了新物体的动能。 故此下次看到车辆碰撞，别只盯着速度表那些个数字傻笑。
那速度代表的是你身体里的动能和动量在打架。刹车距离长，说明你的动能没处跑，得找墙找地面；撞墙后车速没变，说明你的动量在被墙“稳稳地”挡住，这时候墙给你的力就是那个庞大的动量转变量。物理世界就是这样，没有哪位先哪位后，只有能量和动量在各自的账本里悄悄交接，直到最终，它们要么全体归于平静，要么化作一阵尘土。