角动量守恒定律
物理学的普遍定律
角动量守恒定律是物理学的普遍定律之一,它反映的是质点和质点系围绕一点或一轴运动的普遍规律;当系统不受外力作用或所受诸外力对某定点(或定轴)的合力矩始终等于零时,系统的角动量保持不变。
内容简介
名称
角动量守恒定律(law of conservation of angular momentum)
简介
物理学的普遍定律之一。反映质点和质点系围绕一点或一轴运动的普遍规律
如果合外力矩零(即M外=0),则L1=L2,即L=常矢量。
这就是说,对一固定点O,质点所受的合外力矩为零,则此质点的角动量矢量保持不变。这一结论叫作质点角动量守恒定律。
详细内容
概述
物理学的普遍定律之一。例如一个在有心力场中运动的质点,始终受到一个通过力心的有心力作用,因有心力对力心的力矩为零,所以根据角动量定理,该质点对力心的角动量守恒。因此,质点轨迹是平面曲线,且质点对力心的矢径在相等的时间内扫过相等的面积。如果把太阳看成力心,行星看成质点,则上述结论就是开普勒行星运动三定律之一的开普勒第二定律。一个不受外力或外界场作用的质点系,其质点之间相互作用的内力服从牛顿第三定律,因而质点系的内力对任一点的主矩为零,从而导出质点系的角动量守恒。如质点系受到的外力系对某一固定轴之矩的代数和为零,则质点系对该轴的角动量守恒。角动量守恒也是微观物理学中的重要基本规律。在基本粒子衰变、碰撞和转变过程中都遵守反映自然界普遍规律的守恒定律,也包括角动量守恒定律。W.泡利于1931 年根据守恒定律推测自由中子衰变时有反中微子产生,1956年后为实验所证实。
角动量定理
角动量定理表述角动量与力矩之间关系的定理。对于质点,角动量定理可表述为:质点对固定点的角动量对时间的微商,等于作用于该质点上的力对该点的力矩。对于质点系,根据牛顿第三定律,质点系内各质点间的相互作用的内力是成对出现的,服从作用和反作用定律,因而质点系的内力对任一点的主矩为零。利用内力的这一特性,即可导出质点系的角动量定理:质点系对任一固定点O的角动量对时间的微商等于作用于该质点系的外力系对O点的主矩Mo,即。式中ri、mi和vi,分别为质点系中第i个质点关于O点的矢径、质量和速度矢量。这一定理中的O点必须固定。在一般情况下,对于动点,这个定理不成立;但质点系的质心例外,关于质心的角动量定理为:质点系对于质心C的角动量为,它对时间的微商等于作用在质点系的外力系对质心C的主矩Mo,即,式中ri为质点系中第i个质点对质心的矢径。由角动量定理可知,描述质点系整体转动特性的角动量只与作用于质点系的外力有关,内力不能改变质点系的整体转动运动。
角动量守恒定律应用
角动量守恒定律在以下物理场景中可以得到应用:
总之,角动量守恒定律在多个物理领域中都有广泛的应用,它是理解自然界运动规律的重要工具之一。
参考资料
最新修订时间:2024-11-12 08:20
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