動量

動量 (Momentum)
基隆市立暖暖高級中學物理科張志康老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

動量是一個描述物體「運動狀態與慣性大小」的古典物理量，我們可以用『速度 $$(V)$$』與『質量 $$(m)$$』的乘積來表示，亦即 $$p=mv$$。

其中，物體的「運動狀態與慣性大小」，分別和「速度與質量」相呼應；當我們要完整描述物體的運動狀態與慣性大小時，就應該以「速度與質量的乘積」做表示。由於速度 $$(V)$$ 是一個向量，因此動量 $$(P)$$ 也是一個向量，它的SI標準單位為 $$kg-m/s$$ 或是 $$N-s$$。有關動量的概念，可以下圖表示：

從上圖可知，大人(質量 $$M$$)與小孩(質量 $$m$$)的初始運動狀態為靜止，動量均為 $$0(kg-m/s)$$；在被相同的車、相同的力道撞到後，兩者雖然都被撞飛，但他們飛出去的速度都不一樣。

事實上，大人飛出去的速度 $$(V_M)$$ 應比小孩飛出去的速度 $$(V_m)$$ 來得小些，其解釋的觀點有二：(1) 以牛頓第一運動定律來看：大人的慣性質量比小孩大，較容易保持原先靜止的狀態，所以速度小。(2) 以牛頓第二運動定律來看：兩人受到的力道相同，所以動量變化量相同；在 $$P$$ 相同的情況下，質量越大的，速度越小；而質量越小的，速度越大。

因此，動量的大小與「質量、速度」均有關，欲描述物體運動狀態與慣性大小時，應同時考慮質量與速度的乘積，才能決定該物體的動量是大還是小。舉例來說：質量為 $$145$$ 公克的棒球以時速 $$144$$ 公里飛行時，其動量大小應為 $$0.145\times 144000\div 3600=5.8(kg-m/s)$$，方向應與飛行方向相同。又若質量為 $$0.6$$ 公斤的籃球以每秒 $$2$$ 公尺飛行時，其動量大小為 $$1.2(kg-m/s)$$。

事實上，動量在物理學中不僅是一個非常重要的物理量，它在量子力學及相對論中也佔有重要的地位。值得注意的是，「動量 $$(P)$$ 和動能 $$(E_k)$$」是不同的物理量。「動能」所描述的是「物體運動時所具有的能量 $$(E_k=\frac{1}{2}mV^2)$$」，而「動量」所描述的是「物體的運動狀態與慣性大小($$P=mV$$ 動量（Momentum）)」。其中，動量量值大的物體動能不一定較大；反之，動能大的物體動量量值也不一定較大，兩者的關係可從 $$E_k=P^2/2m$$ 中自行推論比較。

參考資料

維基百科英文版、維基百科中文版、高中物質科學物理(上)-南一書局