Zákon zachovania hybnosti patrí medzi najdôležitejšie zákony mechaniky. Hovorí, že v izolovanej sústave telies zostáva celková hybnosť stála, ak na sústavu nepôsobí výsledná vonkajšia sila. Inak povedané, hybnosť sa v sústave nestráca ani nevzniká, iba sa prenáša medzi telesami.
Hybnosť je fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje pohybový stav telesa. Závisí od:
Čím má teleso väčšiu hmotnosť a čím sa pohybuje väčšou rýchlosťou, tým má väčšiu hybnosť.
p = m * v
kde:
p je hybnosťm je hmotnosť
telesav je rýchlosť telesa[p] = kg * m / s
V izolovanej sústave platí, že súčet hybností všetkých telies pred dejom sa rovná súčtu hybností všetkých telies po deji.
p1 + p2 = p1' + p2'
alebo podrobnejšie:
m1 * v1 + m2 * v2 = m1 * v1' + m2 * v2'
kde:
m1, m2 sú hmotnosti teliesv1, v2 sú ich rýchlosti pred zrážkou alebo iným
dejomv1', v2' sú ich rýchlosti po dejiTento zákon používame najmä pri:
Izolovaná sústava je taká sústava telies, na ktorú nepôsobia vonkajšie sily, alebo sa ich účinok navzájom zanedbá. V takejto sústave sa celková hybnosť nemení.
V praxi úplne izolovanú sústavu takmer nevytvoríme, ale pri krátkych dejoch, napríklad pri zrážke, môžeme pôsobenie vonkajších síl často zanedbať.
Pri výstrele zo zbrane sa strela pohne jedným smerom a zbraň opačným smerom. Je to preto, že pred výstrelom bola celková hybnosť sústavy zbraň + strela nulová. Po výstrele musí byť celková hybnosť stále rovnaká, preto zbraň získa hybnosť opačného smeru.
Platí teda:
p_strely + p_zbrane = 0
alebo:
m1 * v1 + m2 * v2 = 0
To je dôvod, prečo pri výstrele cítime spätný ráz.
Pri reaktívnom pohybe, napríklad pri rakete alebo prúdovom motore, sú z motora veľkou rýchlosťou vyvrhované plyny jedným smerom. Samotná raketa sa potom pohybuje opačným smerom.
Aj tu platí zákon zachovania hybnosti:
Preto môže raketa letieť aj vo vesmíre, kde nie je vzduch. Nepotrebuje sa o nič opierať. Pohybuje sa vďaka tomu, že vyvrhuje hmotu opačným smerom.
Zákon sily môžeme vyjadriť aj pomocou hybnosti.
Ak sila pôsobí na teleso určitý čas, spôsobí zmenu jeho hybnosti. Táto zmena závisí nielen od veľkosti sily, ale aj od času jej pôsobenia.
I = F * t
kde:
I je impulz silyF je silat je čas pôsobenia
sily[I] = N * s
Impulz sily sa rovná zmene hybnosti telesa:
I = delta p
teda:
F * t = delta p
kde:
delta p = p2 – p1
To znamená, že:
tým väčšiu zmenu hybnosti telesu udelí.
Newton pôvodne formuloval zákon sily cez hybnosť. Sila sa rovná časovej zmene hybnosti.
F = delta p / delta t
Pri rovnomernom pôsobení sily môžeme písať aj:
F = (p2 – p1) / t
Tento tvar je veľmi dôležitý najmä pri pohybe telies s meniacou sa hmotnosťou, napríklad pri raketách.
Zákon zachovania hybnosti nám ukazuje, že pri vzájomnom pôsobení telies sa hybnosť len presúva. Veľmi dôležité sú tieto poznatky:
Strela letí dopredu, zbraň cúvne dozadu.
Horúce plyny unikajú nadol, raketa sa pohybuje nahor.
Ak sa človek odrazí z člna smerom dopredu, čln sa pohne dozadu.
Pri zrážke sa hybnosť rozdelí medzi telesá, ale ich celková hybnosť zostáva zachovaná.
p = m * v
p_celkom = konst.
p_pred = p_po
I = F * t
I = delta p
F = delta p / delta t
Zákon zachovania hybnosti hovorí, že v izolovanej sústave sa celková hybnosť nemení. Tento zákon vysvetľuje zrážky telies, spätný ráz zbrane aj pohyb rakety. So zmenou hybnosti súvisí aj impulz sily, ktorý závisí od veľkosti sily a času jej pôsobenia.