3.作用力矩和反作用力矩:由于作用力和反作用力是成对出现的,所以它们的力矩也成对出现。由于作用力与反用力的大小相等,方向相反且在同一直线上因而有相同的力臂,所以作用力矩和反作用力矩也是大小相等,方向相反,其和为零。
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。
(5)体操:体操运动员在完成空翻动作的时候,也是尽量蜷缩身体,是转动惯量减小,加快转速。
(6)跳远:跳远的时候,起跳之后由于力会产生一个转动惯量,如果不向后摆手来抵消这个转动惯量,运动员就会向前翻转。
角动量守恒定律是一个很有用的定律,我们要更好地理解他,才能在日常生活中活用。
参考文献
[1]漆安慎,杜婵英。普通物理学教程 力学[M].北京:高等教育出版社,20xx.6~8。
[2]胡海云。大学物理。北京:国防工业出版社,20xx.1。
[3]贾玉磊,贾瑞皋。刚体角动量的定义和定义状态量的原则[D]。山东 东营:中国石油大学(华东)物理科学与技术学院,20xx,13~16。
人类能在地球上自由自在的生存,重力是前提。有了重力,我们才能够稳定的居住在地球上,才有了这山青水秀的自然风光。
假如有一天,重力真的消失了,我们的世界会变成什么样的呢?想象一下,没有了运动,世界上的万物都不能固定,处于飘浮之中。再也没有了生活的情趣。世界就会变得杂乱无章,不是像现在这样,井然有序。想想,太可怕了。