角動量守恒定律簡介及其應用 摘要:簡要介紹角動量守恒定律及其在生活、工程、科學中的應用。 關鍵詞:角動量守恒定律、應用 簡介:角動量守恒定律是物理學的普遍定律之一。 反映粒子和粒子系統繞點或軸運動的普遍規律。 在現實生活中行星運動中角動量守恒,角動量守恒定律也被運用在很多方面。 本文將重點討論角動量守恒定律在生活、工程和科學研究中的應用。 1、角動量:角動量也稱為動量矩,常用于描述旋轉運動。 角動量是中心力場中一點運動的一個非常重要的物理量,如天體運動、原子中電子運動等。角動量反映了粒子和粒子系統的普遍規律。繞某一固定點(或軸)運動,不受外力作用或所有外力在某一固定點(或固定軸)上的合力矩始終為零。 物理的普遍定律之一。 例如,在中心力場中運動的粒子總是受到穿過力中心的中心力的作用。 由于中心力對力中心的力矩為零,根據角動量定理,質點相對于力中心的角動量守恒。 因此,質點的運動軌跡是一條平面曲線,質點到力心的矢量半徑在相等的時間內掃過相等的面積。 如果把太陽看作力的中心,把行星看作粒子,那么上述結論就是開普勒行星運動三大定律之一[1],即開普勒第二定律。 對于不受外力或外場影響的粒子系統,其質點間相互作用的內力服從牛頓第三定律。 因此,粒子系統任意點的內力主矩為零,從而推導出角動量守恒。
如果作用在粒子系統上的外力系統繞固定軸的力矩代數和為零,則粒子系統繞該軸的角動量守恒。 角動量守恒也是微觀物理學中的一個重要基本定律。 在基本粒子的衰變、碰撞和轉變過程中行星運動中角動量守恒,觀察到反映自然界普遍規律的守恒定律,其中包括角動量守恒定律。 2.角動量定理,又稱動量矩定理。 陳述角動量和扭矩之間關系的定理。 對于粒子來說,角動量定理可以表示為:粒子的角動量相對于固定點對時間的導數角動量定理等于作用在粒子上的力在該點上的力矩。 對于粒子系統,由于各粒子之間相互作用的內力服從牛頓第三定律,因此粒子系統的內力相對于任意點的主矩為零。 利用內力的這一特性英語作文,可以推導出粒子系統的角動量定理:粒子系統對任意定點O的角動量相對于時間的微熵等于外力力矩的矢量和。作用在粒子系統上至 O 點的力。 可見,描述粒子系統2整體旋轉特性的角動量僅與作用于粒子系統的外力有關,內力無法改變粒子系統的整體旋轉。 3、質點角動量守恒定律:對于固定參考點,若合力矩為零,則質點角動量的大小和方向保持不變。 這個定律稱為粒子角動量守恒定律。 對于僅受中心力作用的系統,角動量守恒。 4、角動量守恒的應用: 4.1:陀螺儀:陀螺儀廣泛應用于航空和航海等領域,主要用于穩定航向、導航等功能。
4.2:行星運動:它們受到太陽引力的影響。 由于太陽參考點上的引力力矩為零,因此它們以太陽為參考點保持角動量守恒。 4.3:芭蕾旋轉:跳芭蕾舞時,運動員在旋轉過程中會收縮雙手,以減少轉動慣量。 角速度會變大,旋轉也會更快。 4.4:跳水:跳水時,運動員完成動作時將身體卷成球形。 目的是減少轉動慣量,加快旋轉速度,更好地完成動作。 4.5:飛船:飛船在太空中運行時,通過深度或其兩根桿改變轉動慣量,從而改變旋轉速度。 4.6:體操:體操運動員在完成空翻時,也會盡量卷起身體,以減少轉動慣量,加快速度。 4.7:跳遠:跳遠時,起跳后會因受力而產生慣性矩。 如果運動員不向后擺動雙手來抵消這個慣性矩,運動員就會向前翻轉。