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什么是角动量守恒?

发布日期:2025-04-11

角动量守恒是物理学中的一个重要定律,以下为你详细介绍:

定义:对于一个孤立系统(即系统不受外力矩作用,或所受合外力矩为零),系统的总角动量保持不变。角动量是描述物体转动状态的物理量,它等于位置矢量与动量矢量的叉乘,数学表达式为 L=r×p\vec{L}=\vec{r}\times\vec{p}

=r

×p

,其中 L\vec{L}

表示角动量,r\vec{r}

是从参考点到质点的位置矢量,p\vec{p}

是质点的动量。

原理理解:可以把角动量类比于直线运动中的动量。在直线运动里,当系统不受外力或者合外力为零时,动量守恒。同样,在转动的情况下,当没有外部的力矩来改变物体的转动状态时,角动量就会保持恒定。

实际应用举例

花样滑冰:花样滑冰运动员在做旋转动作时,初始时张开双臂旋转,此时转动惯量较大,角速度较小。当运动员将双臂迅速收回抱紧身体时,转动惯量变小,根据角动量守恒定律,为保持角动量不变,角速度就会增大,从而使旋转速度加快。

天体运动:行星绕太阳的运动近似符合角动量守恒。行星在椭圆轨道上运动,在离太阳较近时,行星的转动惯量较小,线速度就会增大;在离太阳较远时,转动惯量变大,线速度相应减小。但无论在轨道的哪个位置,行星的角动量始终保持不变。

 

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