固定軸的角動量守恒涉及到固定在軸上的物體的角動量。如果物體在固定軸上受到某種力的作用,但這個軸的方向沒有發生變化,那么就可以說固定軸的角動量守恒。
具體來說,如果一個物體在固定軸上受到的外力相對于軸的合力為零,或者這個合力的大小和方向始終保持不變,那么就可以說固定軸的角動量守恒。這種情況通常發生在物體圍繞固定軸旋轉的情況中,例如一個剛體的旋轉。
需要注意的是,角動量守恒的條件是物體受到的合外力對軸的矩率為零,也就是說物體受到的合外力與物體對軸的角動量垂直。此外,角動量守恒的條件還可能涉及到其他物理量的守恒,如動量守恒、能量守恒等。
假設有一個簡單的系統,由兩個固定在地面上的剛體組成,它們之間的距離為L。這兩個剛體可以看作是兩個固定軸,我們將在它們之間施加一個力矩,力矩的大小為M。
在這個系統中,每個剛體的質量為m,初始時它們都處于靜止狀態。現在,我們向其中一個剛體施加一個微小的角速度w,那么這個剛體的角動量就會發生變化,而另一個剛體的角動量也會相應地變化。
在這個過程中,角動量的變化率等于施加的力矩。如果施加的力矩等于物體受到的合外力矩,那么角動量就會守恒。
F_net = 0
dL_1/dt = M
dL_2/dt = -M
其中F_net表示合外力,L_1和L_2分別表示兩個剛體的角動量,M表示施加的力矩。
這個方程組描述了系統的狀態變化。如果初始條件給定,那么這個方程組就可以求解出系統的最終狀態。在這個例子中,初始條件是兩個剛體都靜止,角動量L_1和L_2都為零。