Princípio de Conservação do Momentum

Um conjunto de partículas que interagem entre si, mas não com o resto do Universo, constitui um sistema isolado.

Vamos considerar um sistema isolado formado por duas partículas, A e B, que colidem uma com a outra num referencial inercial.

Colisão

Pela terceira lei de Newton, na colisão, a partícula A exerce uma força F→AB na partícula B e a partícula B exerce uma força F→BA na partícula A, de modo que:

F→AB =−F→BA

Como a única força que atua sobre a partícula B é F→AB e a única força que atua sobre a partícula A é F→BA, a segunda lei de Newton permite escrever:

F→AB= mB ( v'→B −v→B Δt )

F→BA= mA ( v'→A −v→A Δt )

em que Δt é o intervalo de tempo durante o qual acontece a colisão entre as partículas. Então, da expressão matemática da terceira lei de Newton, temos:

mB ( v'→B −v→B) =− mA ( v'→A −v→A)

e a partir desta:

mAv'→A+ mBv'→B= mAv→A+ mBv→B

Esta expressão sugere que o produto da massa pela velocidade somado sobre todas as partículas do sistema é uma grandeza que se conserva. Definimos, então, o momentum de uma partícula como o produto de sua massa pela sua velocidade no referencial escolhido:

p→= mv→

O momentum de um sistema de N partículas é a soma dos N momenta das partículas:

P→= p→1+ p→2+. . .+ p→N

ou:

P→= m1v→1+ m2v→2+. . .+ mNv→N

Podemos, agora, enunciar o princípio de conservação do momentum: o momentum de um sistema isolado de partículas é constante.

Por outro lado, o desenvolvimento acima não é uma demonstração deste princípio, mas mostra que este princípio e a terceira lei de Newton têm o mesmo conteúdo físico.

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da Vinci

Site do Grupo de Ensino de Física da Universidade Federal de Santa Maria (GEF-UFSM)