Lineárna hybnosť, translačná hybnosť alebo jednoducho hybnosť je fyzikálna veličina definovaná ako súčin hmotnosti telesa a jeho rýchlosti v danom okamihu. Vyjadruje, akú veľkú „pohyblivosť“ má teleso a ako silne môže pôsobiť pri zrážke alebo pri prenose hybnosti na iné teleso.
p = m v {\displaystyle \mathbf {p} =m\mathbf {v} } 
Kde p je hybnosť (vektor), m je hmotnosť telesa a v je jeho rýchlosť (vektor rýchlosti). Pre hmotný bod alebo pre tuhý objekt pohybujúci sa prekladom platí táto priamočiare vzťah.
- bowlingová guľa (veľká hmotnosť), ktorá sa pohybuje veľmi pomaly (malá rýchlosť), môže mať rovnakú hybnosť ako bejzbalová loptička (malá hmotnosť), ktorá je hodená rýchlo (veľká rýchlosť).
- Strela je ďalším príkladom, kde je hybnosť veľmi vysoká vďaka mimoriadnej rýchlosti.
- Ďalším príkladom, kde veľmi nízke rýchlosti spôsobujú väčšiu dynamiku, je tlačenie indického subkontinentu smerom k zvyšku Ázie, čo spôsobuje vážne škody, napríklad zemetrasenia v oblasti Himalájí. V tomto príklade sa subkontinent pohybuje len pomaly, niekoľko centimetrov za rok, ale hmotnosť indického subkontinentu je veľmi vysoká.
Hybnosť je vektorová veličina, t. j. má smer aj veľkosť. Veľkosť hybnosti (norma vektora) je p = m·|v|.
Jednotkou hybnosti v SI je kg m/s (kilogram meter za sekundu); často sa používa aj ekvivalentná jednotka N s (newton sekunda), lebo 1 N = 1 kg·m/s² a pri násobení časom je rozmer rovnaký.
Zákon zachovania hybnosti
Hybnosť je zachovaná veličina v izolovanom systéme (t. j. pri nulovom výslednom vonkajšom impulze sily). To znamená, že v absencii vonkajších síl sa vektorový súčet hybností všetkých častí systému nemení v čase:
Σ p_i (t0) = Σ p_i (t1)
V praxi to znamená, že pri zrážkach alebo interakciách medzi telesami celková hybnosť systému pred udalosťou sa rovná celkovej hybnosti po udalosti, aj keď jednotlivé hybnosti jednotlivých telies sa môžu meniť.
Impulz a spojitosť so silou
Spojenie hybnosti so silou vyjadruje druhý Newtonov zákon v tvare
F = dp/dt,
teda výsledná sila pôsobiaca na teleso rovná sa časovej zmene jeho hybnosti. Impulz sily (J) sa definuje ako integrál sily v čase a rovná sa zmene hybnosti:
J = ∫ F dt = Δp
To vysvetľuje, prečo dlhšie pôsobenie menšej sily môže mať rovnaký účinok ako krátke pôsobenie veľkej sily (napr. airbag v aute predlžuje dobu nárazu a znižuje maximálnu silu pri rovnakej zmene hybnosti).
Kolízie a typy zachovania energie
Pri zrážkach medzi telesami platí zákon zachovania hybnosti vždy, ak systém netrpí vonkajšími silami počas zrážky. Kinetická energia však môže byť zachovaná alebo nie v závislosti od typu zrážky:
- Elastická zrážka: zachovaná je hybnosť aj kinetická energia (napr. ideálne pružné zrážky medzi dvoma guľkami pri malých deformáciách).
- Neelastická zrážka: hybnosť je zachovaná, kinetická energia sa mení na vnútornú energiu, deformáciu alebo teplo (napr. dopravná nehoda, pri ktorej sa vozidlá zdeformujú).
- Úplne neelastická zrážka: telesá sa po zrážke zlepia a pohybujú sa spolu – hybnosť je zachovaná, kinetická energia klesne maximálne.
Hybnosť sústavy a pohyb ťažiska
Celková hybnosť systému častíc sa rovná hmotnosti systému krát rýchlosť ťažiska (strednej hmotnosti):
P_total = M·V_cm
Kde M je celková hmotnosť systému a V_cm je rýchlosť ťažiska. Pohyb ťažiska sa teda riadi celkovou hybnosťou systému.
Relativistická hybnosť
Pri rýchlostiach blízkych rýchlosti svetla treba použiť špeciálnu relativitu: hybnosť sa upravuje faktorm γ (Lorentzov faktor)
p = γ m v, kde γ = 1 / sqrt(1 − v²/c²).
Pre nízke rýchlosti (v << c) sa γ ≈ 1 a vzťah p = m v sa obnoví ako limit Newtonovskej mechaniky.
Zhrnutie
Hybnosť je vektorová veličina p = m v, meraná v kg·m/s (alebo N·s). Jej dôležité vlastnosti sú spojitosť so silou (F = dp/dt), rola impulzu (Δp = ∫F dt) a hlavne zachovanie hybnosti v izolovaných systémoch. Poznanie hybnosti a jej zákonov je kľúčové pri analýze zrážok, dynamiky systémov a pri pochopení pohybu ťažiska. Pri veľmi vysokých rýchlostiach treba uplatniť relativistickú úpravu hybnosti.
