角动量守恒在日常生活中的应用论文
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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(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。
生活中角动量守恒定律的例子
1. 你看那芭蕾舞演员旋转的时候,是不是感觉特别神奇呀!她在旋转过程中,角动量就是守恒的呀。
就好像一个不停转动的陀螺,无论怎么转,它的旋转特性都保持不变呢,这就是生活中角动量守恒定律的超酷体现呀!
2. 有没有观察过自行车的轮子呀?当它快速转动的时候,这其实也是角动量守恒定律在起作用呢!这不就跟飞速旋转的风火轮一样嘛,一直保持着那种动态的平衡,太有意思啦!
3. 嘿,想想小朋友玩的陀螺游戏!当陀螺高速旋转起来,不管它怎么移动,都能稳定地转着,这不就是角动量守恒定律的实例嘛!多神奇呀,就像一个小小的魔法在发挥作用呢!
4. 哎呀呀,你一定见过花样滑冰运动员的表演吧!他们在冰上做着各种优美的旋转动作,为啥能那么稳呢?那就是角动量守恒定律在帮忙呀!这就好像一个旋转的星球,稳定而有序,是不是特别棒?
5. 还记得小时候玩的悠悠球吗?它上上下下的运动中也有着角动量守恒定律呢!就如同一个调皮的小精灵,在跳跃中遵循着特定的规则,真的是太有趣啦!
6. 仔细想想,天体的运行不也是这样吗?行星绕着恒星转呀转,始终保持着某种稳定,这和角动量守恒定律不也是紧密相关嘛!就如同一场盛大的舞蹈,有着自己的节奏和规律呢!
我的观点结论就是:生活中角动量守恒定律无处不在呀,它让我们的世界变得更加奇妙和有趣呢!。
角动量守恒定律的应用引言角动量守恒定律是物理学中的一个基本原理,它描述的是角动量在不受外力矩作用时保持不变的规律。
角动量守恒定律在日常生活、物理学、化学、生物学等领域都有着广泛的应用。
本文将通过具体实例和应用领域,探讨角动量守恒定律的重要性和实用性。
生活实例陀螺仪效应是角动量守恒定律在生活中的一个直观体现。
当我们旋转一个陀螺时,它会在原地旋转,这是因为角动量守恒定律的作用。
同样地,地球自转也是角动量守恒定律的一个实例。
地球作为一个巨大的旋转天体,其角动量是保持不变的。
此外,星体运动中也遵循角动量守恒定律,例如行星绕太阳的公转运动。
物理学应用在物理学中,角动量守恒定律被广泛应用于各个领域。
在研究磁场时,角动量守恒定律可以解释磁矩的稳定性和行为。
在电场中,角动量守恒定律可用于分析带电粒子的运动轨迹和行为。
此外,在光场中,角动量守恒定律可以解释光的自旋和偏振现象。
洛伦兹变换和惠更斯原理是与角动量守恒定律相关的两个重要物理理论,它们在电磁学和光学领域有着广泛的应用。
化学应用在化学领域,角动量守恒定律也具有重要意义。
对于分子、原子和星系等系统,角动量守恒定律可以描述它们的旋转和振动行为。
例如,化学反应中的键角和键长变化可以理解为角动量守恒定律的体现。
波粒二象性和量子跃迁等化学理论也涉及到角动量的概念。
通过理解角动量守恒定律,我们可以更好地理解化学反应和分子行为的细节。
生物学应用在生物学领域,角动量守恒定律可以解释许多现象。
例如,生长定律和代谢定律是描述生物体生长和能量转换的重要生物学理论。
这些定律涉及到物质传输、能量转换和生物体的旋转运动等方面,而这些方面都与角动量守恒定律密切相关。
此外,在细胞、组织和器官等生物学结构的研究中,角动量守恒定律可以帮助我们理解这些结构的形成和变化机制。
例如,在细胞分裂过程中,两极的分离和纺锤体的形成就涉及到角动量的转移和分配。
角动量守恒定律在日常生活、物理学、化学、生物学等领域都有着广泛的应用。
角动量守恒原理的应用1. 介绍角动量守恒原理是物理学中一个非常重要的基本原理。
根据角动量守恒原理,一个孤立系统的总角动量在没有外力矩作用下保持不变。
这个原理在很多领域都有广泛的应用,包括力学、天体物理学、量子力学等。
本文将介绍角动量守恒原理的基本概念,并探讨它在不同领域中的应用。
2. 角动量守恒原理的定义角动量是一个物体的自旋和轨道运动的总量。
它的定义是物体的质量乘以其速度与质心的距离的叉乘。
根据角动量守恒原理,一个孤立系统的总角动量在没有外力矩作用下保持不变。
这意味着如果一个系统中没有任何外力矩,那么系统的总角动量将始终保持不变。
3. 角动量守恒原理的应用3.1 力学中的应用3.1.1 自行车的原理自行车的前轮在行驶过程中会保持一定的角动量。
当骑车人需要转弯时,他们会通过转动车把来改变车轮的角动量,从而使自行车改变方向。
这个原理是基于角动量守恒的,即车把的角动量改变将被转移到车轮上,使得整个系统的角动量保持不变。
3.1.2 火箭的运动火箭的发射过程中也运用了角动量守恒的原理。
当发动机喷射推力时,火箭本身会产生一个相反的反作用力,这个作用力会使得系统的角动量保持不变。
通过控制火箭的喷射方向和时间,可以实现火箭的稳定升空和定向飞行。
3.2 天体物理学中的应用3.2.1 行星运动根据角动量守恒原理,行星绕太阳的运动中总角动量保持不变。
当行星靠近太阳时,由于引力作用,行星的速度会增加,但由于距离太阳的轨道半径缩小,使得角动量保持不变。
这就解释了为什么行星在轨道上移动时速度加快,而在离开太阳的远离时速度减慢。
3.2.2 恒星爆炸恒星爆炸时也可以运用角动量守恒原理。
在恒星内部核聚变过程中,高速运动的气体产生巨大的角动量。
当恒星耗尽核燃料时,内部的高速气体没有足够的角动量阻止它坍缩。
结果是,恒星产生爆炸,并释放出巨大的能量。
3.3 量子力学中的应用3.3.1 自旋角动量在量子力学中,自旋角动量是一个粒子的内禀性质。
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。
角动量守恒定律在生活中的应用1. 应用背景角动量守恒定律是物理学中的基本定律之一,它描述了一个封闭系统中的角动量总量在没有外力作用下保持不变的现象。
在生活中,我们可以发现许多与角动量守恒相关的实际应用情况。
本文将详细介绍其中的几个典型案例,包括陀螺、滑雪、滑翔伞和体操运动。
2. 陀螺陀螺是一种常见的玩具,在儿童中非常受欢迎。
陀螺的旋转速度和方向可以通过改变陀螺的角动量来控制。
当陀螺处于旋转状态时,它的角动量大小和方向与陀螺自身旋转的速度和方向有关。
如果没有外力的作用,陀螺的角动量将保持不变。
当我们用手指快速拉动陀螺时,陀螺的旋转速度会增加,角动量也会相应增加。
当我们放开手指后,陀螺会继续保持旋转,并且角动量仍然保持不变。
这是因为在拉动陀螺的过程中,我们给陀螺施加了一个力矩,使其旋转速度增加,而在放开手指之后,陀螺没有受到外力的作用,因此角动量守恒。
陀螺的角动量守恒定律不仅在玩具中有应用,还在航天器的姿态控制系统中起着重要作用。
航天器在太空中没有空气阻力,所以可以利用陀螺的角动量守恒来控制自身的姿态,使其保持稳定。
3. 滑雪滑雪是一项流行的冬季运动,也是一个很好的角动量守恒定律的实际应用例子。
当滑雪者下山时,他们会利用角动量守恒来控制自己的转向和平衡。
当滑雪者想要转向时,他们会在身体的一侧施加一个力矩,使身体产生一个角加速度。
根据角动量守恒定律,滑雪者的角动量将保持不变。
由于滑雪者的身体质量分布不均匀,当他们施加一个力矩时,身体将产生一个角加速度,从而改变滑雪者的方向。
滑雪者还可以利用角动量守恒来保持平衡。
当滑雪者处于平衡状态时,他们的角动量为零。
如果滑雪者倾斜身体,改变身体的质心位置,他们的角动量将不再为零,这将导致滑雪者失去平衡。
为了保持平衡,滑雪者会利用手臂和身体的移动来调整角动量,使其保持为零,从而保持平衡。
4. 滑翔伞滑翔伞是一种运动器材,被广泛用于滑翔运动。
滑翔伞的运动和控制也可以通过角动量守恒来解释。
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。
角动量守恒的生活实例
滑板运动员在比赛中常常表现出惊人的技巧和灵活性,其中一个重要的因素就是角动量守恒。
在滑板运动中,运动员需要通过身体的转动和滑板的旋转来完成各种技巧动作,而这些动作都需要遵循角动量守恒的原理。
例如,在进行360度旋转的时候,运动员需要将身体和滑板同时旋转,这样才能保持角动量守恒。
如果只是单纯地旋转身体或者滑板,就会导致角动量不守恒,从而无法完成技巧动作。
在进行跳跃和翻转的时候,运动员也需要注意角动量守恒的原理。
在跳跃的瞬间,运动员需要将身体和滑板同时旋转,以保持角动量守恒。
而在翻转的过程中,运动员需要通过身体的转动和滑板的旋转来完成翻转动作,同样需要遵循角动量守恒的原理。
滑板运动员的技巧动作都需要遵循角动量守恒的原理,只有在保持角动量守恒的情况下,才能完成各种高难度的技巧动作。
因此,滑板运动员需要不断地练习和掌握角动量守恒的原理,才能在比赛中取得好成绩。
角动量守恒在日常生活中的应用论文角动量守恒在日常生活中的应用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。
下面就让我们来具体了解一下什么是角动量以及什么是角动量守恒,相信我们大家都会爱益匪浅的。
什么是角动量呢,对于一个质量为 m 质点,以任意一条直线作为参考轴,设被研究的质点到这条轴的距离为 r ,如果质点垂直于r的方向的速度为 v ,,,,那么这个质点(相对于这条参考轴)的角动量则L,为r, mv 。
如果被研究的物体不是质点,例如是一个人,那么他整个的角动量就是他身上所有质点的角动量之和。
就是角动量,可以看出角动量也是一个矢量,却也两个矢量的积,这便是我们常说的矢积。
知道了什么是角动量之后,我们就可以通过简单的推导立刻得出角动量定理,但前提是大家得对这部分知识有一定程度上的理解,这样才可以。
物体的角动量变化率等于它所受的外力矩(大家应该记得力矩是什么吧,就是乘以垂r 直于 r 方向的力)。
因此,倘若系统没有外力矩作用,那么角动量守恒,这就是我们常说的角动量守恒,推导很简单,但我想它的使用并不一定简单,需要我们的细心掌握。
这种情况是十分多见的,例如一个旋转着的陀螺,为什么它不会很容易倒下呢,选取陀螺的转轴为参考轴,可以看到,它是不受外力矩的,因此它的角动量守恒,在理想情况下它将一直转下去,但是我们也知道这是不可能发,,,,,生的。
略微学过物理的人都知道动量可以写成,所以角动量。
p,mvL,r,p这些便是角动量以及动量守恒,我们在大学的物理课上这是我们必须掌握的,所以做为一名理科学生我们应该知道它的重要性,我们也需要用它来解决很多的问题,比如我们一开始便提出的问题,人在行走的时候为什么要摆手,这样我们就可以运用我们我们物理学的知识去解决它。
角动量守恒在日常生活中的应用
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。
下面就让我们来具体了解一下什么是角动量以及什么是角动量守恒,相信我们大家都会爱益匪浅的。
什么是角动量呢?对于一个质量为 m 质点,以任意一条直线作为参考轴,设被研究的质点到这条轴的距离为 r ,如果质点垂直于r 的方向的速度为 v ,
那么这个质点(相对于这条参考轴)的角动量则为 v m r L 。
如果被研究的
物体不是质点,例如是一个人,那么他整个的角动量就是他身上所有质点的角动量之和。
就是角动量,可以看出角动量也是一个矢量,却也两个矢量的积,这便是我们常说的矢积。
知道了什么是角动量之后,我们就可以通过简单的推导立刻得出角动量定理,但前提是大家得对这部分知识有一定程度上的理解,这样才可以。
物体的角动量变化率等于它所受的外力矩(大家应该记得力矩是什么吧,就是 r 乘以垂直于 r 方向的力)。
因此,倘若系统没有外力矩作用,那么角动量守恒,这就是我们常说的角动量守恒,推导很简单,但我想它的使用并不一定简单,需要我们的细心掌握。
这种情况是十分多见的,例如一个旋转着的陀螺,为什么它不会很容易倒下呢?选取陀螺的转轴为参考轴,可以看到,它是不受外力矩的,因此它的角动量守恒,在理想情况下它将一直转下去,但是我们也知道这是不可能发生
的。
略微学过物理的人都知道动量可以写成 v m p ,所以角动量p r L 。
这些便是角动量以及动量守恒,我们在大学的物理课上这是我们必须掌握的,所以做为一名理科学生我们应该知道它的重要性,我们也需要用它来解决很多的问题,比如我们一开始便提出的问题,人在行走的时候为什么要摆手,这样
我们就可以运用我们我们物理学的知识去解决它。
另外我们也可以用角动量守恒来解决另一个我们所感兴趣的事情,那便是直升飞机的后翼。
那角动量是如何影响走路的呢,就让我们来进行一下研究吧,然后我们也净土知道我们原来我们人体竟然是如此的神秘,我们也可以在无声中运用这样的定理。
回到本文一开始的问题上来。
走路甩手是如何保持身体平衡的?
相信我们都了解自己是如何是走路的,下面我们可以想像自己走路的方式,并开始做好工作了。
我们选取过人的质心与地面垂直的直线作为参考轴。
右脚踩在地上而左脚往前迈时,左脚一个相对于轴向前的速度,而右脚有一个相对轴向后的速度。
假设我们的手不甩的话,他们对身体总角动量就没有贡献,于是身体有了一个绕参考轴顺时针旋转的角动量。
而当左脚踩在地上而右脚向前迈进时,相应的,人的身体具有逆时针旋转地角动量。
注意,身体的角动量刚才还是顺时针,现在就变成了逆时针。
根据角动量定理,角动量只要发生改变,就必须有力矩作用在系统上。
因此,脚底必须给身体一个让其逆时针旋转的力矩,这是走路时身体受到外力矩的唯一方式。
我们可以想一下是不是这样的。
但是由于人在匀速走路(通常情况下,我们的步行都可看成匀速的),所以把人看成一个整体的话,我们所受的合力必然为 0 。
因此这个力矩就必须是由一对等大、反向的力产生,而这个力就需要由脚底板和地面有个相对的旋转运动才能产生。
然而这种脚底转着搓地的动作想想都觉得难受,我们的身体大概没有进化出专门干这种诡异事情的肌肉。
总结一下就是:如果不甩手,脚底板就要承受很别扭的转着搓地的运动。
一般来说人们在走路时是不会选择后者的,因此依靠甩手保持身体平衡就成了顺理成章的事情。
当我们认可了脚底不会去转着搓地之后,人的身体整个就没有外力矩了,进而有角动量守恒并且等于零。
换句话说,根植于潜意识中的走路程序始终是在维持着身体的角动量守恒。
据此我们就可以很轻松地看出人类走路时应该如何甩手了:当两腿让身体有顺时针旋转时,双手就必须让整体再有个逆时针旋转,即哪边的腿往前迈,哪边的手就必须往后甩,这样才能让整体角动量保持为零,这就
是正常的甩手方式;而如果顺拐的话,手和腿朝着同一方向,显然无法让整体角动量为零,这样走路的话就又需要脚底板难受了。
这就是走路甩手奥秘的全部,看似很简单的走路,原来是如此的复杂过程,而我们却在如此复杂的过程中能保持平衡,这是角动量守恒的力量。
过程虽然复杂,但运用角动量守恒却也能很简单地解决问题,我想这也是为什么我们一定要掌握它的原因吧。
下面我们看一下角动量守恒在直升机尾翼上的应用,其实直升机的起飞也很大程度上依赖了角动量守恒,看来我们的角动量守恒还真是有很多的用处啊,我们看来是必须要学好它了。
我们一定有想过为什么直升机都配备一个尾翼呢,似乎直升机只要一个大的螺旋桨提供升力就够了啊?但是我们不要着急,只要用角动量守恒一分析就可以知道为什么要用一个尾翼了,如果没有尾翼,直升机系统是角动量守恒的,因为起飞时角动量为零,所以会一直为零。
而直升机的螺旋桨是一定要旋转的,这就让直升机只有机身拼命地往相反方向去旋转才可能保证总角动量始终为零。
在没有尾翼的情况下,这种反向旋转是不可避免的,为了让机身不转,必须打破角动量守恒,这就要提供外力矩,尾翼就是用来干这事的。
数学科普大牛马丁加德纳曾在自己的着作《意料之外的绞刑》里提到了一种有意思的东西,翻身陀螺。
它是一种特殊的陀螺,当它在绿色朝下旋转的时候,会因为不稳定而自动翻身,变成绿色朝上然后稳定地旋转。
翻转的道理先不用管,问题是:一开始让他顺时针旋转的话,翻身之后他是逆时针转还是顺时针转呢?也许没有接触过角动量概念的人会觉得是逆时针转,因为陀螺好像不太可能停下来然后换个方向转,而直接把陀螺倒过来看貌似就是逆时针转的了。
可是当我们知道了角动量守恒之后,就可以轻松判断一定会仍然顺时针旋转了。
我们甚至根本不必关心翻身的过程到底有多复杂,就可以得出答案,这就是用守恒律去研究问题的一大好处。
上面甩手的例子我们是利用了角动量守恒,我们会知道角动量守恒对我们帮助很大,但是我们却也发现直升机的起飞却是打破的角动量守恒,看来角动量守恒也不一定会给我们带来好处。
那我们便需要去学习角动量守恒,只有我们能够更好地掌握角动量守恒,我们也才可以把它运用到实际中。
角动量守恒在日常生活中的应用
马宏忠
1139002
电子信息工程。