第3章 角动量守恒定律
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角动量守恒定律角动量守恒定律,也称转动动量守恒定律,是描述旋转系统中物体角动量守恒的物理定律。
它是在伽利略与牛顿的基础上,由欧拉和拉格朗日等人发展起来的。
它表明,在无外力矩作用下,一个封闭系统的总角动量守恒。
在物理学中,角动量是描述物体旋转运动的物理量。
一个物体的角动量等于其自转角速度和惯性矩的乘积。
考虑一个刚性物体,其围绕某个轴心旋转。
此时,物体的角动量L等于其自转惯性矩I和角速度ω的积,即L=Iω。
这个公式可以用来描述物体的旋转状态。
在没有外力矩作用的情况下,物体的角动量守恒。
也就是说,在这种情况下,刚体自身的角速度和惯性矩不会发生改变。
这个定律可以由牛顿第二定律的角动量形式推导出来。
当一个刚体受到外部力矩时,他的角动量就会发生变化。
这个变化量等于力矩与旋转时间的积。
一个封闭系统中的物体,在没有外部力矩作用时,总角动量守恒,即所有物体的角动量的代数和不变。
如果物体中有某一个物体受到外部力矩,那么这个物体的角动量就会发生变化,但是,由于总系y运中的总力矩为零,所以其他物体的角动量将以相反的方式发生变化,以保证总角动量守恒。
一个典型的例子是一个旋转跳板启动一个跳跃者,高度和角速度的变化取决于跳板和跳跃者的质量和形状。
在这个过程中,跳板和跳跃者的角动量守恒,因为在计算角速度和角动量时,两个物体的总和是不变的。
总之,角动量守恒定律是一种重要的动力学基本定律。
它说明,封闭系统中的角动量总和保持不变。
在硬物体的运动中往往非常有用,可以帮助计算速度、加速度和其他涉及运动的数值。
在工程学和物理学中,它被广泛地应用于旋转系统、制药生产,以及其他需要涉及转动的领域。