• 角动量与线动量相对,线动量 p=mvp=mv<script type="math/tex" id="MathJax-Element-1">p=mv</script>

0. 角速度、线速度

  • 线速度:v=S/T=2πrTv=S/T=2πrT<script type="math/tex" id="MathJax-Element-2">v=S/T=\frac{2\pi r}{T}</script>
    • 线速度的方向始终在变
  • 角速度:ω=2πTω=2πT<script type="math/tex" id="MathJax-Element-3">\omega=\frac{2\pi}{T}</script>
  • 因此线速度:v=ωrv=ωr<script type="math/tex" id="MathJax-Element-4">v=\omega r</script>

1. 角动量

角动量在物理学中是与物体到原点的位移和动量相关的物理量。在经典力学中可被定义为物体到原点的位移(矢径)和其动量的叉积:

L=r×p=r×mv=mrv=mr2ω=IωL=r×p=r×mv=mrv=mr2ω=Iω
<script type="math/tex; mode=display" id="MathJax-Element-156"> L=r\times p=r\times mv=mrv=mr^2\omega=I\omega </script>

当芭蕾舞演员由双臂张开到握紧双臂,I=mr2I=mr2<script type="math/tex" id="MathJax-Element-157">I=mr^2</script> 减小,则 ωω<script type="math/tex" id="MathJax-Element-158">\omega </script>变大,也就是转得更快。

II<script type="math/tex" id="MathJax-Element-159">I</script>表示转动惯量;

角动量是矢量有大小,有方向,方向根据右手螺旋定则判断,大拇指与四指垂直,四指沿着转动的方向握紧,大拇指的方向就是角动量的方向,如下所示为角动量 L <script type="math/tex" id="MathJax-Element-160">L</script>与力FF<script type="math/tex" id="MathJax-Element-161">F</script>与扭矩 τ <script type="math/tex" id="MathJax-Element-162">\tau</script>三者之间的关系:


这里写图片描述

2. 角动量守恒

  • 地球公转,
    • 地球到太阳的距离:1.5×1081.5×108<script type="math/tex" id="MathJax-Element-10">1.5\times 10^8</script>km
    • 地球公转的速度(线速度):3030<script type="math/tex" id="MathJax-Element-11">30</script>km/s
      • 2π×R2π×R<script type="math/tex" id="MathJax-Element-12">2\pi\times R</script>/一年的时间
    • 地球质量 6×10246×1024<script type="math/tex" id="MathJax-Element-13">6\times 10^{24}</script>kg
    • 三者相乘即为角动量;
  • L=mrvL=mrv<script type="math/tex" id="MathJax-Element-14">L=mrv</script> 角动量守恒说的是,即使rr<script type="math/tex" id="MathJax-Element-15">r</script> 发生了变化,变为 r <script type="math/tex" id="MathJax-Element-16">r'</script>,此时的速度也会发生相应的变化,变为 v=rrvv′=rr′v<script type="math/tex" id="MathJax-Element-17">v'=\frac{r}{r'}v</script>
    • L=mrv=mrrrv=mrvL=mr′v′=mr′⋅rr′v=mrv<script type="math/tex" id="MathJax-Element-18">L=mr'v'=mr'\cdot \frac{r}{r'}v=mrv</script>
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