Prawo zachowania pędu

W poprzednim wykładzie sformułowaliśmy zasady dynamiki dla układu punktów materialnych. Zauważyliśmy, że siły wewnętrzne działające pomiędzy poszczególnymi punktami znoszą się, zgodnie z trzecią zasadą dynamiki. Przepiszmy wzór (3,19) w postaci

(4.16)

Zapisaliśmy drugą zasadę dynamiki dla układu punktów materialnych jako związek pomiędzy pochodną względem czasu całkowitego pędu układu   a wypadkową sił zewnętrznych działających na układ. 

Kiedy wypadkowa sił zewnętrznych działających na ciało wynosi zero, to równa jest także zeru pochodna całkowitego pędu względem czasu, co oznacza, że sam pęd nie zmienia się. Stwierdzenie to wyraża zasadę zachowania pędu.

Jeżeli na układ nie działają siły zewnętrzne lub działa układ siła zrównoważonych, to pęd układu zachowuje wartość stałą. 

co można krótko zapisać w postaci

Jeżeli          to     

(4.17)

Zasada zachowania pędu jest kolejną fundamentalną zasadą fizyki.

 
 Na szczególne podkreślenie zasługuje niezależność całkowitego pędu układu od wszelkich oddziaływań wewnętrznych pomiędzy jego elementami. Kiedy więc jakiś element układu uzyskuje pęd w wyniku zachodzących w układzie procesów, pozostała część układu uzyskuje pęd o tej samej wartości, lecz przeciwnie skierowany. To właśnie zachowanie pędu jest podstawą działania silników odrzutowych i rakietowych, jest też powodem odrzutu przy strzałach z broni palnej itd. Bardzo ciekawym wizualnie przykładem zachowania pędu jest kulisty kształt rozpryskujących się fajerwerków, gdzie suma pędów wszystkich fragmentów ładunku musi byś bliska zeru, bo taki jest pęd pocisku u wierzchołka lotu, Fot 4.3. 

Warto też dodać, że pęd układu nie może być zamieniony na coś innego, w odróżnieniu od energii mechanicznej, która może ulec zamianie na inne rodzaje energii. Zasada zachowania pędu obowiązuje więc także w procesach, w których naruszona jest zasada zachowania energii mechanicznej.
Fot.4.3. Kształty rozpryskujących się fajerwerków odzwierciedlają bardzo efektownie zasadę zachowania pędu.