3.角动量守恒定理:
在不受外界作用时,角动量是守恒的 。角动量守恒是跟空间各项同性有关系的,也就是说空间的各个方向是没有区别的,这叫做物理定律的旋转不变性,由这种不变性,在理论上,可以得到角动量守恒 。动量守恒是跟空间均匀性相关的,也就是说物理定律在各个地方是一样的,地球上的物理定律跟月亮上的物理定律是一样的,这叫做空间平移不变性,由空间平移不变性,可以从理论上推导出动量守恒 。另外,还有能量守恒是跟时间平移不变性相关的,也就是说,过去,现在和未来物理定律是一样的话,就有这么一个量,叫做能量是守恒的 。所有这些,
都是由一个叫做诺特定理的东西得出来的[2].
4.质点系对参考点的角动量守恒定律:
由n个质点组成的质点系,且处于惯性系中,可以推导出作用于各质点诸力对参考点的外力矩的冲量矩∑Mi×△t,等于质点系对该参考点的角动量的变化
量,即△L=∑Mi×△t同样当∑Mi=0时,质点系对该参考点的角动量守恒 。如果n
个质点组成的质点系,处于非惯性系中,只要把质点系的质心取作参考点,上述结论仍成立 。
4.角动量守恒的判断:
当外力对参考点的力矩为零,即∑Mi=0时,质点或质点系对该参考点的角动
量守恒 。有四种情况可判断角动量守恒:①质点或质点系不受外力 。②所有外力通过参考点 。③每个外力的力矩不为零,但外力矩的矢量和为零 。甚至某一方向上的外力矩为零,则在这一方向上满足角动量守恒 。④内力对参考点的力矩远大于外力对参考点的合力矩,即内力矩对质点系内各质点运动的影响远超过外力矩的影响,角动量近似守恒[3] 。
5.角动量守恒定理的应用:
角动量守恒定理在我们的现实生活中非常的常见,航海航天领域和人们平常所使用的工具器械,以及日常中见到的现象很多一部分都可以用角动量守恒定理来解释 。
(1)行星运动:受到太阳的万有引力这一有心力,由于万有引力对太阳这个参考点力矩为零,所以他们以太阳为参考点的角动量守恒 。
(2)芭蕾舞旋转:跳芭蕾舞的时候,运动员在转动的过程之中,会收缩双手,来实现减少转动惯量,则角速度变大,转动得越快 。
(3)跳水:跳水运动中,运动员在在完成动作时,会将身体蜷缩成球形,目的也是减小转动惯量,加快转动速度,更好地完成动作 。
(4)航空:安装在轮船、飞机或火箭上的导航装置回转仪,也叫陀螺,回转仪的核心器件是一个转动惯量较大的转子,装在“常平架”上 。常平架由两个圆环构成,转子和圆环之间用轴承连接,轴承的摩擦力矩极小,常平架的作用是使转子不会受任何力矩的作用 。转子一旦转动起来,它的角动量将守恒,即其指向将永远不变,因而能实现导航作用 。宇宙飞船在空间中运行的时候,通过深处或受其两根杆来改变转动惯量,从而改变转动的速度 。
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