第20届初中数学竞赛决赛第一题和第21届小学数学竞赛决赛第二题都要求角动量守恒的知识,但小学课本上并没有涉及到这种知识,所以我在这里给大家科普一下。
角动量(角动量)是数学中与物体相对于原点的位移和动量有关的数学量。 它表征粒子矢量扫过的面速度的大小,或者说质心定轴旋转的剧烈程度。
公式定义
在经典热力学中,它可以定义为物体相对于原点的位移(半径)与其动量的叉积:
其中,r表示质点到旋转中心(轴心)的距离(标量值可以理解为直径的大小),方向是从原点到物体位置的向量(即是动量定理视频讲解,矢量半径),L表示角动量,v表示线速度,P表示动量,I表示旋转扭矩,ω表示角速度(矢量)。 角动量是一个矢量,并且是一个轴矢量。
角动量的方向:角动量是两个向量的叉积。 在手臂坐标系中,遵循左手螺旋法则,即左手四指指向矢量半径方向,四指指向转动大于180的平面角后的动量度。 ,那么大手指指向的方向就是角动量的方向。
角动量守恒定理
角动量守恒理论指出,当不施加外部扭矩时动量定理视频讲解,系统的弱冠动量保持不变。
注意,角动量守恒是矢量守恒,这意味着它的四个分量不随时间变化。
角动量定律
当系统受到外力矩时,有
这就是角动量定律。
在外力矩恒定的情况下,角动量定律也可写为
下面两个竞赛题需要角动量守恒,具体答案请参考我的其他文章