闡述角動量守恒定理及應(yīng)用摘要:簡略介紹角動量守恒定理以及其在生活,工程,科學(xué)方面的運關(guān)鍵詞:角動量守恒定理,應(yīng)用前言:角動量守恒是數(shù)學(xué)學(xué)的普遍定理之一。反映質(zhì)點和質(zhì)點系圍繞一點或一軸運動的普遍規(guī)律。在現(xiàn)實生活之中,也有許多方面運用到了角動量守恒定理。本文會較少角動量守恒定理在生活,工程,科學(xué)研究之中的應(yīng)用。1.角動量:角動量合稱為動量矩,它常用于描述轉(zhuǎn)動運動。對于賜教在有心力場中的運動,比如,天體的運動,原子中電子的運動等動量定理生活中的應(yīng)用,角動量是十分重要的數(shù)學(xué)量。角動量反映不受外力作用或所受諸外力對某定點(或定軸)的合扭力仍然等于零的質(zhì)點和質(zhì)點系圍繞該點(或軸)運動的普遍規(guī)律。數(shù)學(xué)學(xué)的普遍定理之一。比如一個在有心力場中運動的質(zhì)點,一直遭到一個通過力心的有心力作用,因有心力對力心的轉(zhuǎn)矩為零,所以依照角動量定律,該質(zhì)點對力心的角動量守恒。為此,質(zhì)點軌跡是平面曲線,且質(zhì)點對力心的矢徑在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。假如把太陽看成力心,行星看成質(zhì)點,則上述推論就是開普勒行星運動三定理[1]之一,開普勒第二定理。一個不受角動量原理圖外力或外界場作用的質(zhì)點系,其質(zhì)點之間互相作用的內(nèi)力服從牛頓第三定理,因此質(zhì)點系的內(nèi)力對任一點的主矩為零,因而導(dǎo)入質(zhì)點系的角動量守恒。
如質(zhì)點系遭到的外力系對某一固定軸之矩的代數(shù)和為零,則質(zhì)點系對該軸的角動量守恒。角動量守恒也是微觀數(shù)學(xué)學(xué)中的重要基本規(guī)律。在基本粒子衰變、碰撞和轉(zhuǎn)變過程中都遵循反映自然界普遍規(guī)律的守恒定理,也包括角動量守恒定理。2.角動量定律,俗稱動量矩定律。敘述角動量與扭矩之間關(guān)系的定律。對于質(zhì)點,角動量定律可敘述為:質(zhì)點對固定點的角動量對時間角動量定律的微商,等于作用于該質(zhì)點上的力對該點的扭矩。對于質(zhì)點系,因為其內(nèi)各質(zhì)點間互相作用的內(nèi)力服從牛頓第三定理,因此質(zhì)點系的內(nèi)力對任一點的主矩為零。借助內(nèi)力的這一特點,即可導(dǎo)入質(zhì)點系的角動量定律:質(zhì)點系對任一固定點的角動量對時間的微熵等于作用于該質(zhì)點系的諸外力對點的扭矩的矢量和。由此可見,描述質(zhì)點系整體轉(zhuǎn)動特點的角動量只與作用于質(zhì)點系的外力有關(guān),內(nèi)力不能改變質(zhì)點系的整體轉(zhuǎn)動情況。3.質(zhì)點的角動量守恒定理:對于固定參考點而言,若遭到的合扭力為零,則質(zhì)點的角動量大小和方向保持不變,這一規(guī)律稱為質(zhì)點的角動量守恒定理。對于僅僅受有心力作用的系統(tǒng),角動量守恒。4.角動量守恒的應(yīng)用:4.1:陀螺儀:陀螺儀在民航航海等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,主要是為了穩(wěn)定航向、導(dǎo)航等作用。4.2:行星運動:遭到太陽的萬有引力這一有心力,因為萬有引力對太陽這個參考點扭力為零,所以她們以太陽為參考點的角動量守恒。
4.3:芭蕾舞旋轉(zhuǎn):跳芭蕾舞的時侯,運動員在轉(zhuǎn)動的過程之中,會收縮右手動量定理生活中的應(yīng)用,來實現(xiàn)減輕轉(zhuǎn)動力矩,則角速率變大,轉(zhuǎn)動得越快。4.4:跳水:跳水運動中,運動員在在完成動作時,會將身體蜷曲成球狀,目的也是減少轉(zhuǎn)動力矩,推動轉(zhuǎn)動速率,更好地完成動作。4.5:宇宙飛船:宇宙飛船在空間中運行的時侯,通過深處或受其兩根桿來改變轉(zhuǎn)動力矩,因而改變轉(zhuǎn)動的速率。4.6:舉重:擊劍運動員在完成空翻動作的時侯,也是盡量躺臥身體,是轉(zhuǎn)動力矩減少,推動怠速。4.7:跳高:跳高的時侯,起跳以后因為力會形成一個轉(zhuǎn)動力矩,倘若不向后擺手來抵消這個轉(zhuǎn)動力矩,運動員都會往前翻轉(zhuǎn)。角動量守恒定理是一個很有用的定理,我們要更好地理解他,能夠在日常生活中活用。