動量守恒定律（Law of conservation of momentum）是指一個系統不受外力或者所受外力的合力為零，這個系統的總動量保持不變。動量守恒定律最初是牛頓定律的推論，但其適用范圍遠超牛頓運動定律，是比牛頓定律更基礎的規律，反映了物質和時空的性質。它是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一，與能量守恒定律和角動量守恒定律并列為現代物理學的三大守恒定律，適用于任何形式的相互作用，也適用于宏觀物體和微觀粒子，以及低速和高速運動的物體。它不僅適用于二體體系，也適用于多體體系；不僅適用于慣性系，也適用于非慣性系。
1638年，伽利略·伽利萊（Galileo Galilei）提出動量的近似概念。1644年，勒內·笛卡爾（René Descartes）對動量概念進行補充，使得動量概念進入雛形階段。1668年，克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）確定了動量是個矢量，具有方向性。1687年，艾薩克·牛頓（Sir Isaac Newton）建立了完整的動量概念。17~18世紀，勒內·笛卡爾學派與戈特弗里德·威廉·萊布尼茨學派產生運動量度之爭。1743年，讓·勒郎·達朗貝爾（Jean-Baptiste le Rond d'Alembert）表明了兩者之間是“對立統一”的關系。1880年，弗里德里希·恩格斯（德語：FriedrichEngels）從“辯證法”的角度總結 出：是以機械運動為量度的物理量，是以機械運動轉化為其他形式的運動能力來量度的物理量。
動量守恒定律的應用非常廣泛，在航空航天、軍工武器、水利建設等方面都有應用，比較典型的有火箭、迫擊炮、粘性泥石流沖擊力的計算、橋墩壅水預測、分析船閘口門區船舶安全通航條件等。
簡史
動量概念的誕生
1638年，伽利略·伽利萊在研究打擊現象時 ，偶然間發現打擊的效果與錘子的重量以及它的速度有關 ，為了研究自身理論的方便 ，他把重量和速度的乘積定義為“動量”，動量這個近似概念由此誕生。
動量守恒定律的建立
1644年，法國哲學 、數學家勒內·笛卡爾發表了《哲學原理》（Principia Philosophiae)這一書中，并指出 ：“當一部分物質以兩倍于另一部分物質的速度運動 ，而另一部分物質卻大于這一部分物質的兩倍時 ，我們有理由認為這兩部分的物質具有相等的運動量 ，并且認為每當一部分的運動減少時 ，另一部分的運動就會相應的增加?！笨隙藙恿渴俏矬w運動的量度，表明了守恒的思想，但由于當時質量概念還未建立 ，也沒有考慮到動量的方向性 ，所以動量概念還處于雛形階段。
1668年，荷蘭科學家克里斯蒂安·惠更斯經過多次碰撞實驗的研究和分析 ，得出結論 ：“兩個物體所具有的動量在碰撞時可以增多或減少 ，但是 ，如果減去反方向運動量時 ，它們的量值在同一方向的總和將保持不變。”惠更斯確定了動量是個矢量 ，具有方向性，但是那個時候重量和質量還常常被物理學家混淆 ，動量概念還有待進一步的完善。
1687 年 ，艾薩克·牛頓在《自然哲學的數學原理》(Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) 一書中指明物質的量度是質量 ，方才區分開質量和重量這兩個基本的物理量 ，并給出了動量的準確定義 ：動量是速度和質量的乘積 ，它是一個矢量 ，其方向與速度方向相同。牛頓建立了完整的動量概念。
動量守恒定律的完善
17~18 世紀，由于“力” 的概念還不是完全清晰 ，引起了勒內·笛卡爾學派和戈特弗里德·威廉·萊布尼茨學派關于物體“運動量度” 的一場爭論，勒內·笛卡爾學派認運動量度是，戈特弗里德·威廉·萊布尼茨學派認為運動量度是。
1743 年 ，讓·勒郎·達朗貝爾在他的《動力學論》 中提出 ：和是從不同角度來對物體運動進行度量的 ，并提出“運動的種類不同 ，運動的量度就不同”的觀點 ，表明了兩者之間是“對立統一” 的關系 。
1880年，弗里德里?！ざ鞲袼?/a>從“辯證法” 的角度給這一爭論最終總結 ：機械運動確實有兩個量度 ，但也發現 ，每一種量度適用于某個界限十分明確的范圍內 ，是以機械運動為量度的物理量 ，是以機械運動轉化為其他形式的運動能力來量度的物理量。
定義
動量守恒定律
一個系統不受外力或者所受外力的合力為零，這個系統的總動量保持不變。
表達式有4種形式：
（1）系統相互作用前的總動量等于相互作用后的總動量：。
（2）系統總動量的增量等于零：。
（3）相互作用兩物體組成的系統，兩個物體動量的增量大小相等、方向相反：。
（4）兩個物體組成的系統，相互作用前的總動量等于相互作用后的總動量：。
動量
定義介紹
單位
。
表達式
。
特性
動量是矢量，其方向與速度的方向一致，大小取決于質量和速度的大小，是一個狀態量，具有瞬時性。
特性
系統性
即明確研究對象是整個系統，這個系統的始末狀態的質量應保持不變。動量守恒定律的應用，重點分析初末狀態與中間過程無關，往往取整個過程來研究。
矢量性
動量是矢量，不僅有大小，還有方向，動量守恒定律是指系統內各物體動量的矢量和保持不變，因此動量守恒定律的表達式是一個矢量式，在運用守恒定律時應特別注意系統內各物體初末狀態動量的方向。若物體的運動是二維甚至更高維度，則求和符合矢量相加減的原則；若物體的運動是一維的，可通過規定正方向，用“+”、“-”表示方向（其中“+”表示物體運動方向與正方向相同，“-”表示物體運動方向與正方向相反），將相關方程標量化。對未知方向可以先假設，后判斷。
相對性
由于選取的參照物不同，物體的速度不同，所以應用動量守恒定律解題時，需注意表達式中所有的速度必須是相對同一參照物的速度。參照物必須是系統外的某靜止物體，通常選地面，有時會選勻速運動的物體。
同時性
動量守恒定律雖然是過程定律，但只關心初、末狀態，必須保證相應狀態各參量的同時性。不同狀態的動量不能求和。
普適性
動量守恒定律是自然界普遍適用的規律，不僅適用于碰撞，也適用于任何形式的相互作用。適用于接觸的作用，也適用于不接觸的作用；適用于高速運動物體的作用，也適用于低速運動的物體的作用；適用于宏觀物體的作用，也適用于微觀物體的作用。
適用條件
（1）系統不受外力作用。
（2）系統雖受外力作用，但合力為零。
（3）系統受合外力不為零，但某一方向上不受外力或受合外力為零，則系統在這一方向上動量守恒。
（4）系統受合外力不為零，但合外力遠小于系統內物體間的相互作用力（即內力），則系統的動量依然可視為守恒。
定律推導? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
如圖所示，在水平桌面上做勻速運動的兩個小球，質量分別是和，沿著同一直線向相同的方向運動，速度分別是和， 。當第二個小球追上第一個小球時兩球碰撞。碰撞后的速度分別是和。碰撞過程中第一個球所受第二個球對它的作用力是，第二個球所受第一個球對它的作用力是。
根據牛頓第二運動定律，碰撞過程中兩球的加速度分別是
，
所以
碰撞時兩球之間力的作用時間很短，用表示。這樣，加速度與碰撞前后速度的關系就是
，
把加速度的表達式代入，移項后得到
（1）
由于兩個物體碰撞過程中的每個時刻都有，因此上面(1)式對過程中的任意兩時刻的狀態都適用，也就是說，系統的動量在整個過程中一直保持不變。
應用
火箭
火箭飛行時，裝載的固體(或液體)燃料加上助燃劑，在燃燒室中發生爆炸性燃燒，并向火箭飛行的相反方向不斷噴出速度很高的高溫高壓氣體，根據動量守恒定律，火箭在飛行方向上便獲得了推力，這個推力作用到火箭上，并由于火箭的有效質量隨著氣體的不斷噴出而減少，火箭在飛行方向上將獲得很大的速度。正因為火箭是依靠噴出氣體的推動力而上天的，可以不需要空氣作用，所以，它可以在空氣稀薄的高空或外層空間飛行。
粘性泥石流沖擊力計算
基于動量守恒原理，采用Hilbert變換對實測數據進行信號處理，通過計算求得泥石流體瞬時沖擊力代表值，作為防治工程的設計依據。
橋墩壅水預測
基于動量守恒原理提出橋墩壅水預測理論計算方法，該方法可對多橋墩引起的上游平均壅水進行預測，并且可以對單個橋墩迎流面處最大壅水高度進行預測，為橋梁建設及城市防洪等領域提供了一定的技術支撐與理論指導。
分析船閘口門區船舶安全通航條件
基于動量守恒定律并考慮水流對船舶的作用，分析船舶為維持安全所形成的航行運動特征，并通過通航水流條件和船舶航行條件的模型試驗， 對比研究兩者的關系，提出了基于動量守恒定律的口門區船舶安全通航條件判定方法，全面了船舶能否安全進出口門區的判別標準。
相關理論
1918年德國數學家諾特（E.Neother）嚴格論證了真實世界中物質系統的每一種對稱性都對應一條守恒律。其中空間平移對稱性對應動量守恒定律，時間平移對稱性對應能量守恒定律，點轉動對稱性對應角動量守恒定律。
康普頓效應
散射光產生中除了有原波長的X線外，還產生了波長的X線光，其波長的增量是隨著散射角的不同而變化的現象?？灯疹D借助于阿爾伯特·愛因斯坦的光子理論，從光子與電子碰撞的角度對此實驗現象進行了圓滿地解釋。
角動量守恒定律
當質點受到的合外力矩 時，質點角動量，即：當質點受到的對某固定點的合外力矩等于零時，質點對該點的角動量守恒，稱為質點角動量守恒定律。角動量守恒定律和動量守恒定律一樣，是自然界最基本的定律。
能量守恒定律
能量既不能消失，也不能創造，它只能從一個物體傳給另一個物體，由一種形式轉化為另一種形式；一個孤立系統經歷任何變化時，該系統內各種形式的能量可以互相轉換，但它們的總和保持不變。這個結論稱為能量守恒定律。這是物理學中具有最大普遍性的定律之一。
參考資料 >