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动量矩守恒原理

书籍:自然辩证法辞典 更新时间:2018-11-17 04:36:01

出处:按学科分类—自然科学总论 天津人民出版社《自然辩证法辞典》第260页(494字)

指当物体不受外力矩作用,或所受的外力距总和为零时,物体的动量矩保持不变的定律。

动量矩是描述物体转动状态的物理量之一,是一个矢量。对于一个质量为M,速度为V围绕点O作圆周运动的质点,若由O到该质点的距离为r,则该质点对O点的动量矩为:J=mvr。对于绕固定轴转动的刚体,其动量矩为:J=Iω。式中I为刚体对该固定轴的转动惯量(I=∑miri2,mi为刚体某一质点的质量,ri为该质点至固定轴线的距离),w为刚体转动的角速度。

动量矩原理是:物体在△t时间内动量矩的增量,等于物体所受力矩L与时间的乘积,即

J-J0=L·△t

TW-IW0=L·△t0

式中J0、J,W0、W分别为此段时间间隔的初动量矩、末动量矩和初角速度、末角速度。在日常生活中,有很多现象都可表明动量守恒原理。

例如,花样滑冰运动员,在冰上原地旋转时,若先将两臂张开旋转,然后迅速将两臂紧靠身体,其结果使转动惯量迅速减小(因J=mr2,当r小则J小),但依据动量矩守恒原理,动量矩应保持不变,故角速度迅速增大,因而旋转就愈来愈快,以后由于摩擦力的影响,速度逐渐慢了下来。

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