Giả sử toàn bộ dân số trên thế giới tập hợp tại một điểm và, khi nghe thấy tín hiệu sắp xếp sẵn, mọi người đều nhảy lên. Trong khi tất cả mọi người ở trên không, Trái đất có đạt được động lượng theo hướng ngược lại không?

Giả sử toàn bộ dân số trên thế giới tập hợp tại một điểm và, khi nghe thấy tín hiệu sắp xếp sẵn, mọi người đều nhảy lên. Trong khi tất cả mọi người ở trên không, Trái đất có đạt được động lượng theo hướng ngược lại không?
Anonim

Câu trả lời:

Vâng, động lượng của Trái đất chắc chắn sẽ thay đổi trong khi mọi người ở trên không trung.

Giải trình:

Như bạn đã biết, Định luật bảo toàn động lượng nói rằng tổng động lượng không thay đổi cho một hệ thống khép kín.

Điều đó có nghĩa là nếu bạn đang xử lý một hệ thống tách biệt với bên ngoài, nghĩa là bạn không có lực bên ngoài nào tác động lên nó, thì sự va chạm giữa hai đối tượng sẽ luôn dẫn đến việc bảo tồn tổng động lượng của hệ thống.

Các tổng động lượng chỉ đơn giản là tổng của động lượng trước va chạm và động lượng sau va chạm.

Bây giờ, nếu bạn coi Trái đất là một hệ thống khép kín, thì động lượng của hệ thống Trái đất + con người trước người nhảy phải bằng đà của hệ thống Trái đất + người trong khi tất cả mọi người đang ở trong không khí.

Từ quan điểm của Trái đất, điều quan trọng là phải hiểu rằng một khi con người đáp xuống bề mặt, động lượng của Trái đất sẽ giống như trước đây trước họ đã nhảy.

Vì vậy, hãy giả sử rằng động lượng ban đầu của hệ thống Trái đất + con người bằng không.

Nếu tất cả mọi người nhảy cùng một lúc, thì khối lượng kết hợp của các bước nhảy, # m #, sẽ có vận tốc #v_ "người" #và một động lực của #p_ "người" #.

Điều này có nghĩa là để bảo toàn động lượng của hệ thống, Trái đất, hãy nói về khối lượng # M #, sẽ cần phải có vận tốc #v_ "Trái đất" #và một động lực định hướng trong theo hướng ngược lại cho người dân

#overbrace (0) ^ (color (blue) ("đà trước khi nhảy")) = overbrace (p_ "people" + p_ "Earth") ^ (color (green) ("đà sau khi nhảy")) #

Điều này tương đương với

# 0 = m * v_ "người" - M * v_ "Trái đất" #

Dấu trừ là ở đó để chỉ ra rằng vận tốc của Trái đất được định hướng theo hướng ngược lại với con người.

Tuy nhiên, sự khác biệt giữa khối lượng của Trái đất và của con người sẽ khiến cho sự thay đổi này theo đà rất, rất, rất nhỏ.

Một tính toán nhanh để minh họa điều đó. Hãy lấy khối lượng của Trái đất để trở thành # 6.0 * 10 ^ (24) "kg" #. Giả sử trọng lượng trung bình là # "60 kg" # mỗi người và tổng cộng 7 tỷ mọi người, bạn sẽ nhận được

#m * v_ "người" = M * v_ "Trái đất" #

#v_ "Trái đất" = v_ "người" * m / M #

#v_ "Trái đất" = v_ "người" * (60 * 7 * 10 ^ 9 màu (đỏ) (hủy (màu (đen) ("kg")))) / (6.0 * 10 ^ (24) màu (đỏ) (hủy (màu (đen) ("kg")))) #

#v_ "Trái đất" = 7.0 * 10 ^ (- 14) * v_ "người" #

Vận tốc của Trái đất sẽ nhỏ hơn so với con người theo hệ số #7 * 10^(-14)#.