大学物理角动量小论文

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浅谈角动量守恒定律论文

浅谈角动量守恒定律论文

浅谈角动量守恒定律论文浅谈角动量守恒定律论文(通用5篇)浅谈角动量守恒定律论文篇1摘要:角动量守恒定律与动量守恒定律及对一轴线和对轴线上任一点的角动量守恒两个容易混淆的问题,从守恒条件和守恒量两个方面进行了比较与澄清。

关键词:动量守恒;角动量守恒;守恒条件;守恒量角动量(又称动量矩)守恒定律是力学三大守恒定律之一。

一、角动量守恒定律原理(一)物理学的普遍定律之一反映质点和质点系围绕一点或一轴运动的普遍规律。

反映不受外力作用或所受诸外力对某定点(或定轴)的合力矩始终等于零的质点和质点系围绕该点(或轴)运动的普遍规律。

物理学的普遍定律之一。

如,一个在有心力场中运动的质点,始终受到一个通过力心的有心力作用,因有心力对力心的力矩为零,所以根据角动量定理,该质点对力心的角动量守恒。

因此,质点轨迹是平面曲线,且质点对力心的矢径在相等的时间内扫过相等的面积。

如果把太阳看成力心,行星看成质点,则上述结论就是开普勒行星运动三定律[1]之一。

一个不受角动量原理图外力或外界场作用的质点系,其质点之间相互作用的内力服从牛顿第三定律,因而质点系的内力对任一点的主矩为零,从而导出质点系的角动量守恒。

如,质点系受到的外力系对某一固定轴之矩的代数和为零,则质点系对该轴的角动量守恒。

角动量守恒也是微观物理学中的重要基本规律。

在基本粒子衰变、碰撞和转变过程中都遵守反映自然界普遍规律的守恒定律,也包括角动量守恒定律。

W泡利于1931 年根据守恒定律推测自由中子衰变时有反中微子产生,1956年后为实验所证实。

角动量定理的微商,等于作用于该质点上的力对该点的力矩。

对于质点系,由于其内各质点间相互作用的内力服从牛顿第三定律,因而质点系的内力对任一点的主矩为零。

利用内力的这一特性,即可导出质点系的角动量定理:质点系对任一固定点O的角动量对时间的微商等于作用于该质点系的诸外力对O点的力矩的矢量和。

由此可见,描述质点系整体转动特性的角动量只与作用于质点系的外力有关,内力不能改变质点系的整体转动情况。

大学物理角动量小论文

大学物理角动量小论文

角动量守恒及其应用————角动量守恒及其应用姓名:咫尺天涯学号:0909009 班级:12-1摘要:角动量及其规律是从牛顿定律基础上派生出来的又一重要结果.角动量定理对质点及质点系都成立。

在一些体育运动及猫的下落问题中都会用到角动量守恒来解释相关现象。

一、理论基础质点的角动量定理为:M=对其推广到质点系。

一质点系由N个质点组成。

对质点系中任一个质元J,应用角动量定理得:M是第J个质元受到的合力矩。

将每个质元受到的力矩分为外力矩和内力矩,分别记作这样,对第J个质元将它对N个质元求和得式中,为质点系所有质点受到和外力矩矢量和,为质点系所有质点受到和内力矩矢量和。

可知质点系所有质点受到和外力矩矢量和为零(读者可自行证明,在此不做赘述)。

故对质点系来说前面证明了角动量定理对质点及质点系都成立。

接下来探讨角动量守恒所应该满足的条件:(1)系统不受外力。

(2)系统所受和外力矩为零。

此两种情况下M=0,由角动量定理:M= 得系统角动量变化率为0。

即系统角动量为常量,也说明了此时角动量是守恒的。

条件:结论:常量另外:L= 此时,当I增大时减小,当I减小时增大.利用此性质可以解释一些物理现象。

二、联系实际:(1)人体作为一个一个质点系,在运动过程中也应遵循角动量定理。

人体脱离地面和运动器械后。

仅受重力作用,故人体相对质心角动量守恒。

利用人体形状可变的性质,应用角动量守恒定律就可做出千姿百态的动作出来。

(2)当物体绕定轴转动时,如果它对轴的转动惯量是可变的,则在满足角动量守恒的条件下,物体的角速度随转动惯量I的改变而变,但两者之乘积却保持不变,因而当I变大时,变小;I变小时,变大。

在花样滑冰中,运动员利用身体的伸缩改变自身的转动惯量,以改变绕自身竖直轴的角速度。

(3)猫在自由下落中的翻身与角动量守恒让一只猫四脚朝天的下落,它总能在落地前翻身180度,变成四脚着地的安全姿势着陆。

猫在自由下落过程中唯一受到的外力便是重力,而重力对猫的质心没有力矩,故猫在下落的过程中和外力矩为零。

角动量守恒原理实验报告(3篇)

角动量守恒原理实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 验证角动量守恒定律。

2. 理解转动惯量与角速度的关系。

3. 掌握实验操作技能,提高实验数据分析能力。

二、实验原理角动量守恒定律是指在一个封闭系统中,如果没有外力矩作用,系统的总角动量保持不变。

即 \( \frac{dL}{dt} = 0 \),其中 \( L \) 为系统的总角动量。

实验中,通过改变转动惯量 \( I \) 和角速度 \( \omega \),观察系统的角动量是否守恒。

三、实验器材1. 茹科夫斯基凳2. 哑铃3. 秒表4. 卷尺5. 记录本四、实验步骤1. 将茹科夫斯基凳放置在平稳的桌面上。

2. 演示者A坐在凳子上,双手各拿一个哑铃,保持哑铃紧靠胸前。

3. 演示者B旋转茹科夫斯基凳,同时记录凳子的转速 \( \omega_1 \)。

4. 演示者A将双臂展开,使哑铃侧平举。

5. 再次旋转茹科夫斯基凳,记录凳子的转速 \( \omega_2 \)。

6. 重复步骤4和5,记录多次转速数据。

7. 改变哑铃重量,重复实验,记录转速数据。

1. 当演示者A将哑铃放于胸前时,凳子旋转速度较快。

2. 当演示者A张开双臂后,凳子转速明显减慢。

3. 随着哑铃重量的增加,凳子的转速逐渐增加。

六、数据分析1. 计算凳子的转动惯量 \( I \):\( I = m \cdot r^2 \),其中 \( m \) 为哑铃重量,\( r \) 为哑铃到转轴的距离。

2. 计算凳子的角速度 \( \omega \):\( \omega = \frac{v}{r} \),其中 \( v \) 为凳子的线速度,\( r \) 为凳子半径。

3. 分析转速 \( \omega_1 \) 和 \( \omega_2 \) 的关系,验证角动量守恒定律。

七、实验结果1. 在哑铃紧靠胸前时,凳子的转动惯量 \( I_1 \) 较小,转速 \( \omega_1 \) 较快。

2. 在哑铃侧平举时,凳子的转动惯量 \( I_2 \) 较大,转速 \( \omega_2 \) 较慢。

物理学角动量论文

物理学角动量论文

刍议物理学中的角动量【摘要】在物理学中,角动量已经成为了一个极其重要的概念,同时也是极其容易让人混淆和模糊的概念。

本文中,笔者对刚体转动这一问题中定轴运动的角动量方向进行分析,并且明确指出在通常情况下,物理学中的角动量方向和定轴方向不相同;还对原子运动过程中角动量进行了分析,指出原子轨道角动量算符并不是本征矢量和力学量本征值的完全集,其进行轨道的角度量算符并不客观。

【关键词】物理学算符角动量量子力学在物理学中,角动量作为一个概念,非常的常用,于物理学领域发挥着重要的作用,占据着至关重要的地位。

物理学中另外一个常出现的具体状况为:质点绕一点做出转动,举例如下:原子里面的电子绕原子核作出转动,太阳系中行星绕太阳转动等。

对这些转动予以研究的过程中,如果要想借助动量实现研究目的,达到描述的内容,马贩度就会非常的高,主要原因在于动量自身的变动性,故而角动量就诞生了,这个概念的出现可以帮助对转动,或者旋转予以更好的理解,而且能够将作用于以更好的发挥,不过站在另外一个层面上,和直线动量相比,角动量会更加得复杂,会让人们有更多的困惑和误解,故而,一定要深入的研究和分析角动量。

本文就对角动量予以对应的探讨和研究。

一、角动对应的原子轨道在物理学领域,角动量作为一个概念,不但特别的重要,而且模糊性也特别的强,对这个概念予以深入地分析,科学的研究,不但可以帮助避免出现错误的概念,而且还可以帮助避免模糊的概念。

在物理学的领域,有两个方面的具体内容和角动量之间具有紧密的关系,这两个内容分别为:转动与角动量之量子化,所谓转动包括了所有的旋转,可以说只要旋转的物体都有和其相对应的角动量,于微观领域里面,基本粒子对应的角动量全部都为量子化。

此处需要予以强调和指出的是对于基本粒子来说,其自旋转对应的角动量可以理解为粒子自身的属性,这一点和粒子的具体运动状态之间不存在任何的关系。

原子具体运动的时候,角动量也发挥着很重大的作用。

对于原子物理学来讲,其研究的主要内容为原子结构、原子性质和其他相关性的问题,主要考虑和关注的对象为电磁之间的相互作用。

大学物理中的刚体运动转动惯量和角动量的研究

大学物理中的刚体运动转动惯量和角动量的研究

大学物理中的刚体运动转动惯量和角动量的研究在大学物理中,研究刚体运动的转动惯量和角动量是非常重要的。

本文将深入探讨刚体运动中转动惯量和角动量的概念、计算公式以及其在物理学中的应用。

一、转动惯量的概念及计算公式刚体的转动惯量,简称为惯量,是描述刚体旋转运动惯性大小的物理量。

转动惯量的计算与刚体的形状和质量分布有关。

刚体的转动惯量用符号"I"表示,其计算公式为:I = ∑mr²其中,"m"是刚体上各个质点的质量,"r"是该质点到转轴的距离。

对于连续分布的质量,转动惯量的计算将采用积分的方式。

二、角动量的概念及计算公式角动量是描述物体旋转状态的物理量。

在刚体运动中,角动量的大小和方向都很重要。

角动量(L)的计算公式为:L = Iω其中,"I"是刚体的转动惯量,"ω"是刚体的角速度。

刚体的角速度定义为单位时间内转过的角度。

对于质点和刚体的角动量,其大小和方向可以通过力矩(τ)和时间(t)的计算得到。

L = τt三、转动惯量和角动量的应用1. 刚体平衡在研究刚体的平衡时,转动惯量和角动量是非常重要的参考量。

通过计算刚体的转动惯量和角动量,可以确定平衡条件,从而解决物体受力平衡问题。

2. 陀螺原理陀螺是刚体运动转动惯量和角动量的经典应用之一。

陀螺的旋转方向不易改变,是因为陀螺具有较大的转动惯量,保持角动量守恒的特性。

3. 物体滚动在物体滚动的过程中,转动惯量和角动量的变化会影响物体的运动。

通过计算刚体的转动惯量和角动量,可以理解物体滚动的物理原理,并进行相关的问题求解。

4. 自行车行驶自行车作为一种常见的运动方式,其行驶原理也涉及到转动惯量和角动量。

通过刚体运动的转动惯量和角动量,可以分析自行车的稳定性和行驶效果,为相关问题提供解答。

总结:转动惯量和角动量是刚体运动中重要的物理概念。

它们的计算公式和理论基础为我们解决刚体运动问题提供了重要的数学工具。

角动量的理论研究

角动量的理论研究
关键 词 : 角动量 ; 质 点; 转 动 中图分 类号 :03l1.1 文 献标 识码 :A 文 章编 号 :1673—9639(2o15)04—0098—04
1. 引言 角动 量 是 大 学 物理 中的 重 要参 量 ,它 能准 确 地
描述 物 体 的 转动 情 况 。它 在 经 典物 理 、航 空技 术 、 近 代 物 理 理 论 中都 扮 演着 极 其 重 要 的角 色 , 是物 理 学 中重要 的力 学概 念之 一 [¨。下 面我们 具 体研 究各 种 情况 下物 体角 动 量及 其相 关定 理和 定律 。
dt
dt
dt
dt .
: × + ×P:
需 要说 明 的是 :力 矩 、 角动 量 均对 惯 性 系 的 同一 参 考 点而 言 ,且该 点 为定 点时 ,才满 足上 式 。 2.1.3.质 点对 参考 点 的角动 量 守恒 定律
当质 点对 参 考 点而言 ,其合 外 力矩 =0,那 么 质 点对 该点 的角 动量 守恒 ,即 三=常矢 量 。质 点 的角 动量 守 恒有 三种 情况 : :0,户 =0或 与 共线 。 2.2.质 点对 固定轴 (设 为 z轴 )的角动 量 2.2.1.质 点对 固定轴 的角动 量
第 17卷 第4期 2015年 7 月
铜 仁 学 院 学 报
JournaJ of Tongren University
Vo1.17 。N O.4 Ju1.2015
角 动 量 的理 论研 究
尹 芬 芬
(铜 仁 学 院 物 理与 电子 工程 学 院 ,贵州 铜仁 554300 )
摘 要:研 究一些物理 问题时,我们会遇到质 点或质点 系相对于参考点或绕轴转动的情况, 此时用速度 、动量都不能解决,因此物理学中引入 了新的物理量一角动量。角动量能准确地描 述物体的转动状况,在量子领域 中也能反映表征状态,并且在现代技术中有着广泛的应用。本 文从 角动量的定义 出发,对质点对参考点 、质点绕定轴、质点系绕定轴等不同情况下的角动量 定 理及 守 恒定律 进行 了研 究 ,并对 动量 守 恒和 角动 量 守恒 的 区别 与联 系以及 角动量 的知 识应 用 等 进行 了探 讨 。

大物小论文——角动量守恒

角动量守恒定律及其应用一.角动量守恒定律角动量的定义:质点角动量: L =r ×mv (1.1) 刚体角动量: L =Iω (1.2) 角动量定理:微分形式 : M =dL dt =d(Iω)dt (1.3) 积分形式 : ∫Mdt t t 0=Iω−Iω0 (1.4) 由以上式子可知,当刚体不受外力矩作用时,角动量不变,即ω不变,角动量守恒。

这样角动量守恒定律就可以表示成:若M =0,则L =Iω=I 0ω0=常量。

当I 增大时,ω减小;当I 减小时,ω增大。

二.角动量守恒定律的应用实例分析2.1 角动量守恒在工程技术上的应用直升飞机一般都有两个螺旋桨。

当直升机静止在地面时,受到重力和地面给它的支持力,两种力对直升机产生的合外力矩为零,直升机的角动量守恒。

飞机静止在地面时,初始角动量为零,当直升飞机的主螺旋桨朝一个方向旋转时,机身必然会朝着反方向旋转。

为了阻止机身旋转,需要另一个螺旋桨来产生阻力矩,使其与主螺旋桨产生的力矩相抵消。

通常会在直升机尾部加上一个侧向叶片或使用反向转动的双旋翼来保证机身总角动量为零。

具有水中导弹之称的鱼雷,在它的尾部具有2个并排的螺旋桨。

鱼雷是在水中发射的,受到重力、浮力、水的阻力,力的作用线一般通过对称轴,所以力矩为0,鱼雷最初是不转动的,根据角动量守恒定律,其总的角动量应始终为0。

若设计成单螺旋桨推进结构,螺旋桨旋转的过程中,鱼雷弹体会绕对称轴反向旋转。

尾螺旋桨旋转,推动鱼雷向前运动,如果只有一个螺旋桨的话,弹体会有转动动能,螺旋桨产生的推力有一部分转化成了转动的能量,会消耗推进装置产生的动能,影响鱼雷前进的速度,因此,鱼雷一般都采用双螺旋桨推进。

2.2 角动量守恒在体育运动中的应用人体作为一个质点系,在运动过程中也应遵循角动量定理。

体育运动中,人非刚体,但人体或其一部分往往具有相同的角速度,因而关于刚体运动的概念,如转动惯量、角动量守恒等依旧适用。

在花样滑冰中,运动员利用身体的伸缩改变自身的转动惯量,以此改变绕自身竖直轴转动的角速度。

花样滑冰角动量守恒论文

花样滑冰角动量守恒论文花样滑冰角动量守恒是物理学的普遍定律之一。

反映质点和质点系围绕一点或一轴运动的普遍规律。

在现实生活中有很多应用。

一个动量为P的质点,对惯性参考系中某一固定点O的角动量L,L=r 乘p,质点的角动量取决于r与p之间的夹角,还取决于它的径矢,因而取决于固定位置的选择。

同一质点相对于不同的点,它的角动量有不同的值。

因此,在说明一个质点的角动量时,必须指明是对哪一个固定点说的。

角动量定理表达式为:Mdt=dL,可以描述成质点对固定点的角动量对时间的微商,等于作用于该质点上的力矩。

对于质点系,由于其内各质点间相互作用的内力服从牛顿第三定律,因而质点系的内力对任一点的主矩为零。

利用内力的这一特性,即可导出角动量定理:质点系对任一固定点O的角动量对时间的微商等于作用于该质点系的诸外力对O点的力矩的矢量和。

由此可见,描述质点系整体转动特性的角动量只与作用于质点系的外力有关,内力不能改变质点系的整体运动。

若m=0,则L=常量。

即角动量守恒定律:对于一个质点系,如果它受的对于某一固定轴的合外力矩为0,则它对于这一固定轴角动量保持不变。

对于质点在有心力场中的运动,列如,天体的运动,原子电子的运动等,角动量是非常重要的物理量。

角动量反映不受外力作用或受诸外力对某点(或定轴)的合力矩始终等于零的质点和质点系围绕该点(或轴)运动的普遍规律。

物理学的普遍规律之一。

仅仅有有心力角动量也守恒。

角动量守恒定律在近代物理应用极其广泛,下面从以下几个方面谈角动量守恒定律在个方面的应用:1.解释生活中的物理现象。

(1)花样滑冰中,运动员若要增大转速,两手臂收缩。

若要停下来,需伸开两手臂。

(2)让一个人坐在竖直光滑的转椅上,手持哑铃,两臂伸开,用手推他,使他转起来。

当他把两臂收回使哑铃贴在胸前时他的转速就明显的增大了。

(3)运动员表演空中翻滚时,总是先纵身离地使自己自身质心的平轴有一缓慢的转动。

在空中时就尽量蜷缩四肢,以减小转动惯量从而增大角速度,迅速翻转。

大学物理小论文

大学物理小论文(谈谈角动量守恒及其应用)谈谈角动量守恒及其应用摘要:角动量这一概念是经典物理学里面的重要组成部分,角动量的研究主要是对于物体的转动方面,并且可以延伸到量子力学、原子物理以及天体物理等方面。

角动量这一概念范畴系统的介绍的力矩、角速度、角加速度的概念,并且统筹的联系到质点系、质心系、对称性等概念.本文主要对角动量守恒定律和其应用进行论述。

对定律本身进行了简略的阐述,并就其守恒条件及其结论进行了定性分析。

正文:大家也许小时候都有过一个疑问:人们走路的时候为什么要甩手呢?为什么如果走顺拐了会感觉特别别扭呢?一个常见的解释是,为了保持身体平衡。

这种解释了和没解释没什么区别的答案是永远正确的,问题是甩手到底是怎么保持身体平衡的?原来这一切都是我们大学生所熟知的角动量以及动量守恒的原因,很神奇的是原来用动量守恒可以解决很复杂的问题,但是却用了最简单的方法。

1.角动量:角动量也称为动量矩,刚体的转动惯量和角速度的乘积叫做刚体转动的角动量,或动量矩,单位千克二次方米每秒,符号kgm2/s。

角动量是描述物体转动状态的物理量。

对于质点在有心力场中的运动,例如,天体的运动,原子中电子的运动等,角动量是非常重要的物理量。

角动量反映不受外力作用或所受诸外力对某定点(或定轴)的合力矩始终等于零的质点和质点系围绕该点(或轴)运动的普遍规律。

物理学的普遍定律之一。

质点轨迹是平面曲线,且质点对力心的矢径在相等的时间内扫过相等的面积。

如果把太阳看成力心,行星看成质点,则上述结论就是开普勒行星运动三定律之一,开普勒第二定律。

一个不受外力或外界场作用的质点系,其质点之间相互作用的内力服从牛顿第三定律,因而质点系的内力对任一点的主矩为零,从而导出质点系的角动量守恒。

W.泡利于1931年根据守恒定律推测自由中子衰变时有反中微子产生,1956年后为实验所证实。

角动量是矢量,角动量L=r×F=r×Fsin<r,F>2.力矩:在物理学里,力矩可以被想象为一个旋转力或角力,导致出旋转运动的改变。

大学物理角动量和力矩(一)2024

大学物理角动量和力矩(一)引言概述:大学物理中,角动量和力矩作为重要的概念之一,对于研究物体的运动和旋转有着重要的影响。

角动量是描述物体旋转运动状态的物理量,而力矩则是描述旋转物体所受到的力和力臂的乘积。

本文将从角动量和力矩的基本概念入手,通过各个角度的阐述和分析,深入探讨角动量和力矩的原理及其在物理中的应用。

正文:一、角动量的基本概念1. 角动量的定义和量纲2. 角动量的计算方法及其守恒定律3. 角动量和动量的关系4. 角动量的矢量性质及其坐标表示5. 角动量的多体系下的计算方法二、力矩的基本概念1. 力矩的定义和量纲2. 力矩与力的关系3. 力矩的计算方法及其守恒定律4. 力矩的矢量性质及其坐标表示5. 力矩的多体系下的计算方法三、角动量和力矩的物理意义1. 角动量的物理意义及其应用领域2. 力矩的物理意义及其应用领域3. 角动量和力矩在自然界中的实际案例4. 角动量和力矩在机械工程中的应用5. 角动量和力矩在天文学研究中的应用四、角动量和力矩的数学推导和分析1. 角动量守恒定律的动力学推导2. 力矩与角加速度的关系及其推导3. 角动量和力矩的相互作用机制分析4. 角动量和力矩的转动惯量及其数学解析5. 角动量和力矩的数学计算公式及其推导五、角动量和力矩的实验测量方法1. 实验测定角动量的装置和方法2. 实验测定力矩的装置和方法3. 角动量和力矩的实验数据处理和分析4. 角动量和力矩实验的误差分析和改进措施5. 角动量和力矩实验的应用案例和展望总结:通过对角动量和力矩的深入讨论,我们可以更好地理解物体的旋转运动以及受到的力和力臂的影响。

角动量和力矩的物理意义在不同的领域中得到广泛应用,并通过数学推导和实验测量方法得以验证和实践。

未来,随着科学技术的不断进步,角动量和力矩的研究将继续向更深层次发展,为人们认识世界的运动规律提供更多的突破点和启示。

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角动量守恒及其应用
————角动量守恒及其应用
姓名:咫尺天涯学号:0909009 班级:12-1
摘要:角动量及其规律是从牛顿定律基础上派生出来的又一重要结果.角动量定理对质点及质点系都成立。

在一些体育运动及猫的下落问题中都会用到角动量守恒来解释相关现象。

一、理论基础
质点的角动量定理为:M=
对其推广到质点系。

一质点系由N个质点组成。

对质点系中任一个质元J,应用角动量定理得:
M是第J个质元受到的合力矩。

将每个质元受到的力矩分为外力矩和内力矩,分别记作这样,对第J个质元
将它对N个质元求和得
式中,为质点系所有质点受到和外力矩矢量和,为质点系所有质点受到和内力矩矢量和。

可知质点系所有质点受到和外力矩矢量和为零(读者可自行证明,在此不做赘述)。

故对质点系来说
前面证明了角动量定理对质点及质点系都成立。

接下来探讨角动量守恒所应该满足的条件:
(1)系统不受外力。

(2)系统所受和外力矩为零。

此两种情况下M=0,由角动量定理:M= 得系统角动量变化率为0。

即系统角动量为常量,也说明了此时角动量是守恒的。

条件:
结论:常量
另外:L= 此时,当I增大时减小,当I减小时增大.利用此性质可以解释一些物理现象。

二、联系实际:
(1)人体作为一个一个质点系,在运动过程中也应遵循角动
量定理。

人体脱离地面和运动器械后。

仅受重力作用,
故人体相对质心
角动量守恒。

利用
人体形状可变的
性质,应用角动量
守恒定律就可做
出千姿百态的动
作出来。

(2)当物体绕定轴转动时,如果它对轴的转动惯量是可变的,则在满足角动量守恒的条件下,物体的角速度随转动惯量I的改变而变,但两者之乘积却保持不变,因而当I变大时,变小;I变小时,变大。

在花样滑冰中,运动员利用身体的伸缩改变自身的转动惯量,以改变绕自身竖直轴的角速度。

(3)猫在自由下落中的翻身与角动量守恒
让一只猫四脚朝天的下落,它总能在落地前翻身180度,变成四脚着地的安全姿势着陆。

猫在自由下落过程中唯一受到的外力便是重力,而重力对猫的质心没有力矩,故猫在下落的过程中和外力矩为零。

那么它如何获得这180度的角位移?人们很早就意识到猫此时不能当作一个刚体来其后又出现了双轴转动解释,意为猫先躬身,使前半身和后半身几乎成90角,然后其前半身与后半身分别旋转,但前后身旋转方向相反。

猫身体前后两部分角动量大小可以相同,但符号相反。

故其和角动量仍能和猫开始下降时一样,都为0。

这样,对于猫整体而言,其角动量仍能保持不变。

后来有人对猫的下落进行高速摄影,发现了双轴转动现象,此解释宣告成功。

(4)人手持哑铃在转台上的自由转动属于系统绕定轴转动的角动量守恒定律的特例。

因为人,转台和一对哑铃的重力以及地面对转台的支承力皆平行于转轴,不产生力矩,M=0,故系统的角动量应始终保持不变。

当L值不变时,在上图中(a)情况角动惯量I较大,故角速度较小,而(b)图所示情况则相反。

角动量守恒给人们解释自然及科技研究带来很大便利,但它也会给人们带来一些人们不希望发生的事情。

(5)直升飞机在飞行过程中若忽略空气阻力矩,则直升机系统对通过质心的竖直轴的力矩就变为零,即角动量守恒。

设,分别表示旋翼与机身的转动惯量,为初始状态旋翼的角速度。

初始状态机身不旋转。

,分别为末状态时旋翼与机身的角速度,由以上假设得:
当旋翼角速度发生变化时,机身将获得转动的角速度,且其方向与相反。

机身具有旋转角速度对直升机的正常飞行很不利,必须加以克服。

其解决方法是在机身尾部加一个尾桨,它的旋转提供一个反作用力,从而防止机身旋转。

总结:角动量及其规律是从牛顿定律基础上派生出来的又一重要结果.但是角动量不但能描述经典力学中的运动状态,而且在近代物理理论中,这一表征状态的物理量显露出日益重要的作用.例如,原子核的角动量,通常称为原子核的自旋,便是描写原子核特性的量.角动量守恒定律是自然界的普遍规律,在牛顿运动定律不适用的微观粒子领域中,这条守恒定律仍然适用.
参考资料:
1、《工科物理》主编:张清泽陈宇储德林
2、《大学物理》主编:秉聪胡海云
3、图片来源于互联网。

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