动量定理与冲量-动量守恒冲量

撞墙 vs. 撞墙 你见过那种情形吧？两个大货车面对面撞在一起，火花四溅，哐哐两下就停下了，各自车头都变形得像喝醉的老人，但两车里的人都没受伤。
这就是典型的动量守恒，要么说动量守恒在“碰”上的体现。
这时候，动量定理描述的就是“撞”这一瞬间形成了啥。 想象一下，你正骑着一辆老破车在高速公路上飞驰，突然前面突然窜出一辆拖拉机。拖拉机比你还大，像头怪异的犀牛冲上来。你根本来不及刹车，车屁股被犁住了，车子瞬间被撞得飞出去几百米远，前轮彻底打滑，整个人也被甩得脱缰千里。
这时候，你在拖拉机屁股上受到的那个庞大的推力，就是外力的冲量。根据动量定理，这个冲击力乘以功能的工夫，就正好等于你那一瞬间动量的变化量。 要是这时候你在拖拉机上坐，会形成啥？那就彻底不一样了。你同样被撞飞，但你的速度提升没那么快。
为啥？出于坐在椅子上，你身体的一局部变成了拖拉机的一局部，你和拖拉机之间形成了换。在这个瞬间，你并没有单纯地“力撞墙壁”，而是你和墙壁之间，动量是传递那会儿的。你能够理解为，你抓住了一根绳子，把自己和地面连在了一起。绳子拉得越紧，传递给你的速度转变就越大。 再看一个极端的情况。你手里拿着一张纸，纸被一堵水泥墙死死夹住，纸的背面正好抵着你。墙有多硬？你能够想象成无数个原子在疯狂撞击纸的背面，每个原子都在给你施加一个庞大的力。
可是，纸和墙别看都在动，它们之间并没有形成“动量传递”给彼此，出于两者没有分开。墙并没有出于纸的撞击而拿到动量，纸也没有出于墙的撞击而拿到动量。 那啥情况下动量才会形成“传递”？就是当系统被分成两局部，中间隔着弹簧要么空气，要么就是像刚刚那个被夹住的例子，其中一局部是静止的障碍物。
这时候，两个动量会形成换。
比如一个球撞墙，墙给球一个力，球也给墙一个力。球动量变了，墙也动量变了。别看墙的质量大，速度简直不变，但动量确实转变了（别看极小）。而现实中我们极少观察到墙确实动，故此一般说球撞墙，墙不动，但过程里确实有动量的换。 这里有个挺关键的区别点：动量守恒。在两个物体碰撞、压缩、分离的过程中，要不就有外力干扰，否则系统的总动量保持不变。
可是，要是一个物体撞墙，墙不动了，那动量就没有守恒，动量给了墙，墙有了动量。 回到最初那个被撞飞人的例子。假设你撞墙的工夫是 0.1 秒。假设墙给你的冲量（也就是你动量的变化）是 500 牛顿·秒（N·s）。
这意味着你那一瞬间的速度瞬间转变了 5000 米每秒。
这在物理上意味着啥？意味着你那一瞬间，相对于墙，你的速度瞬间变成了 5000 米每秒。而相对于地面，你的速度就是 5000 米每秒（假设墙是静止的）。 那要是墙不是静止的呢？比如墙本身在移动。
这时候，墙给你的冲量（你动量的变化量）加上墙拿到的冲量（墙动量的变化量），等于你动量的变化量。
这听起来挺复杂，但实际上挺好办。你能够把这看作是一个系统，系统里只有你和墙。你撞墙，墙撞你。在这个过程中，要是忽略空气阻力，你们俩的总动量守恒。你撞得越狠，墙拿到的动量就越多；你撞得越慢，墙拿到的动量就越少。 这就解释了大量日常现象。
比方说，为啥用手推车能撑住车把手？出于你的手推着车，车也推你的手，这是动量在传递。
要是你只是用手去按车把，而不推车，那车就推不过来你。
这就是为啥力要转化成推动去，而不是单纯地抵抗。 再说说步行。当你迈步的时候，脚后跟踩在地面上。地面给你的脚一个向前的反功本事。
这个力乘以你踩地的工夫，就是冲量。
这个冲量让你从静止变成了向前动。
要是你站在一辆正在高速行驶的卡车上，脚踩在车上。
这时候，地面给你的冲量是 0，出于地面是静止的（相对于你，地面不后退）。
可是，脚和车之间会形成挤压。脚给车一个向前的力，车也给你向后的反功本事。车给你的动量变化量，等于你给车的动量变化量，方向反之。
这就是为啥在高速公路上，你开车比步行更省力。你不需求像步行那样频繁地“蹬地”，出于地面的运动状态和你车身的状态是一致的，动量一直在传递，没有浪费。 说到这时候，你可能会问，为啥有时候认定撞墙挺疼，有时候又认定撞墙挺省事？这就涉及到工夫的难题了。你撞墙，墙给你庞大的力的工夫挺短，比如 0.001 秒。
这时候平均力贼大，但冲量（力乘以工夫）可能不大。而要是你撞在软垫要么海绵上，海绵会变形，给你一个大的受力工夫。同样的冲量，工夫越长，平均力就越小。
这就是为啥车后面会有庞大的吸能结构，海绵垫子。它们的功能就是拉长你暂停的过程，减小冲击力。
这就是冲量定理在保护生命保险上的伟大应用。 还有啊，我们常说的“碰撞”有时候是一个误解。大量时候我们认定是球撞墙，实际上是墙撞球。当球撞墙反弹的时候，球和墙之间换了动量。
要是两个都是弹性碰撞，球会原速反弹。但要是球质量比墙大大量，比如篮球撞墙，墙简直不动，那球反弹回来的速度会变小，出于墙分给了球一局部动量。
要是球质量比墙小，球反弹回来的速度会变大，出于球把大局部的动量都给了墙。 最终总结一下，动量定理本质上就是一个能量转换的视角。力是矢量，冲量也是矢量。它们描述的是动量这个“矢量量”随工夫变化的过程。
要是你不关心过程中的那个力，只关心碰撞前后速度如何变，那就用动量守恒定律和动量定理结合来推导。
要是只关心力的大小，那就直接套用牛顿第二定律的平均力公式。 总而言之，撞墙这件事，表面上是墙给推力，实际上是你在墙（或地）上对动量进行了一次“搬运”。
要是搬运忒快，你会疼；要是搬运忒慢，墙就动不了。世界就是这样，充满了各种各样的动量换，只不过我们有时候只看到了换的结局，而忽略了中间那个充满张力的过程。下次再步行要么开车，你就知道，实际上不是你在用力，而是你在驾驭着那个庞大的、无处不在的动量流。