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大学生所熟知的角动量以及动量守恒的原因及对策

更新时间:2024-04-11 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

小时候你可能有一个疑问:为什么人走路时会握手? 为什么走路平稳的时候感觉那么别扭? 一个常见的解释是保持身体平衡。 这个解释和不解释没有区别的答案总是正确的。 问题是挥杆者如何保持身体的平衡? 事实证明,这一切就是我们大学生所熟悉的角动量动量守恒的原因。 令人惊奇的是,事实证明动量守恒可以解决非常复杂的问题,但却用的是最简单的方法。 让我们仔细看看什么是角动量以及什么是角动量守恒。 我相信我们都会喜欢这个粒子。 以任意一条直线为参考轴。 假设所研究的粒子到该轴的距离为 如果粒子垂直于 r 方向的速度为 mv。 如果所研究的物体不是粒子,比如人,那么他的整个角动量就是他身上所有粒子的角动量之和。 它是角动量。 可见,角动量也是一个向量,但它也是两个向量的乘积。 这就是我们常说的向量。 知道了什么是角动量后,我们立即可以通过简单的推导得出角动量定理。 但前提是大家必须对这部分知识有一定程度的了解。 物体角动量的变化率等于它所受到的外力矩(你应该记住什么是力矩,它是一个有方向性的力)。 因此,如果没有外部扭矩作用在系统上,则角动量守恒。 这就是我们常说的角动量守恒。 推导很简单,但是我想它的使用却不一定简单,需要我们细心的掌握。yCw物理好资源网(原物理ok网)

这种情况很常见,比如一个陀螺,为什么它不容易掉下来呢? 选择陀螺仪的旋转轴作为参考轴,可以看出它不受外力矩的影响,因此其角动量守恒。 理想情况下,它会继续旋转,但我们也知道这是不可能发生的。 稍微学过物理的人都知道动量可以写成mv,所以这是我们在角动量物理课上必须掌握的,所以作为一个理科生我们应该知道它的重要性,我们也需要用它来解决很多问题,比如我们一开始提出的问题,人走路的时候为什么要挥手,这样我们就可以用我们的物理知识来解决。 另外,我们还可以利用角动量守恒来解决另一个我们感兴趣的问题,那就是直升机的尾翼。 让我们研究一下角动量是如何影响行走的,然后我们就会知道我们的人体是如此的神秘,我们也可以默默地运用这个定理。 我相信我们都明白我们是如何走路的。 现在我们可以想象我们如何走路并开始做好工作。 我们选择垂直于经过者质心和地面的直线作为参考轴。 当右脚着地,左脚向前迈出时,左脚相对于轴线有向前的速度,而右脚相对于轴线有向后的速度。 假设我们的手不移动,它们对身体的总角动量没有贡献,因此身体有一个绕参考轴顺时针旋转的角动量。 当左脚踩地、右脚向前迈出时,人体有逆时针方向的角动量。yCw物理好资源网(原物理ok网)

注意,刚才物体的角动量是顺时针的,但现在变成了逆时针的。 根据角动量定理,只要角动量发生变化,就必然有力矩作用在系统上。 因此,脚底必须给身体一个逆时针旋转的力矩。 这是身体在行走时接收外部力矩的唯一方式。 但是动量守恒定律的应用,由于人是匀速行走的(正常情况下,我们的行走可以看作匀速),所以如果我们把人看成一个整体,我们受到的合力一定是。 因此,这个扭矩必须由一对大小相等、方向相反的力产生,而这个力需要脚底与地面之间产生相对旋转运动。 不过一想到转动脚底摩擦地面就感觉不舒服。 我们的身体可能还没有进化出专门来做这种奇怪事情的肌肉。 总结一下:如果你不握手,脚底就必须经历一个非常尴尬的转动和摩擦动作。 一般来说,人们走路时不会选择后者,所以自然要靠握手来保持平衡。 当我们承认脚底不会转动并摩擦地面时,人体就不存在外力矩,角动量守恒,等于0。 换句话说,植根于潜意识的行走程序始终保持身体角动量守恒。 基于此,我们很容易看出人类走路时应该如何甩手:当腿顺时针旋转身体时,手必须逆时针旋转整个身体,即哪条腿向前移动,两边的手都必须甩出。后退,使整体角动量保持为零。 这是扔掉手牌的正常方式; 而如果手和腿向同一方向转动,显然不可能保持整体角动量为零。 这样走路的话,脚底又会感觉不舒服。yCw物理好资源网(原物理ok网)

动量守恒定律的应用yCw物理好资源网(原物理ok网)

这就是走路和握手的全部秘密。 行走,看似简单,其实是一个如此复杂的过程,但我们却可以在如此复杂的过程中保持平衡。 这就是角动量守恒的力量。 虽然过程很复杂,但是利用角动量守恒就可以非常简单地解决问题。 我想这就是为什么我们必须掌握它。 。 接下来我们看一下角动量守恒在直升机尾部的应用。 事实上,直升机的起飞也很大程度上依赖于角动量守恒。 看来我们的角动量守恒确实有很多用处。 看来我们一定要思考一下为什么直升机要配备尾翼。 看来直升机只需要一个大螺旋桨就可以提供升力。 不过不用担心,通过分析角动量守恒我们就能明白为什么需要尾巴了。 如果没有尾翼,直升机系统是角动量守恒的,因为起飞时角动量为零,所以永远为零。 直升机的螺旋桨必须旋转动量守恒定律的应用,这意味着只有直升机的机身拼命向相反方向旋转,才能保证总角动量始终为零。 在没有尾巴的情况下,这种反向旋转是不可避免的。 为了阻止机身旋转,必须打破角动量守恒,这就需要外部扭矩。 尾巴就是用来做到这一点的。 受欢迎的数学家马丁·加德纳( )曾在他的著作《意外的悬挂》中提到过一件有趣的事情,那就是陀螺。 这是一种特殊的上衣。 当它向下旋转绿色时,由于不稳定会自动翻转,向上旋转绿色,然后稳定旋转。yCw物理好资源网(原物理ok网)

不管翻转的原因是什么,问题是:如果一开始让他顺时针旋转,翻转后他会逆时针转还是顺时针转? 也许没有接触过角动量概念的人会认为它在逆时针转动,因为陀螺似乎不可能停下来然后改变方向。 如果直接看顶部,它似乎是逆时针旋转的。 但当我们知道角动量守恒的时候,我们就很容易判断它仍然会顺时针旋转。 我们甚至不需要关心翻身的过程有多么复杂,就能得到答案。 这是利用守恒定律来研究问题的巨大好处之一。 在上面握手的例子中,我们使用了角动量守恒。 我们就会知道角动量守恒对我们有很大的帮助,但是我们也发现直升机的起飞打破了角动量守恒。 看来角动量守恒不一定会给我们带来好处。 然后我们需要学习角动量守恒。 只有更好地掌握角动量守恒,才能将其应用到实际中。 摘要:质量守恒定律是初中化学教材中的重要理论之一。 它不仅是学习化学方程式的工具,也是历届中考的热点。 所以掌握它的“要点”,抓住它的“本质”,熟悉它的“题型”,对于今后的中考和高中化学的学习具有极其重要的意义。 关键词:化学反应 质量守恒 变化应用于化学反应。 参与反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。 该定律称为质量守恒定律。 质量守恒定律是自然界普遍存在的基本定律之一。yCw物理好资源网(原物理ok网)

质量守恒定律是初中化学教材中的重要理论之一。 它不仅是学习化学方程式的工具,也是历届中考的热门话题。 因此,了解和掌握质量守恒定律对于初中化学的学习具有极其重要的意义。 1. 第1点:“化学反应”。 任何化学反应都必须遵循质量守恒定律,因此该定律适用于化学变化,不适用于物理变化。 2. 第 2 点:“质量守恒”。 定律中的“守恒”明确是指“质量”守恒,而不是体积或其性质守恒。 例:在一个反应​​中,当o2的体积反应完全时,产生2体积的h2o,且反应前后其体积不守恒。 3.第3点:“参与反应”。 定律明确规定“参与化学反应的所有物质的质量之和”是指不参与反应的反应物的质量无法计算,只能按过量反应物处理。 例如:h2在o2中燃烧,2g氢与8g氧反应生成多少克水? 通过分析,我们发现氢气过量,氧气反应完成,所以在计算生成多少克水时,我们选择氧气的质量计算。 4. 第4点:“和”和“等于”。 该定律明确规定“参与化学反应的各物质的质量之和等于反应后生成的各物质的质量之和”。 因此,计算时反应物和生成物都不能省略。 为什么化学反应前后每种物质的质量总和保持不变? 这是因为化学反应过程是参与化学反应的原子重新结合生成新物质的过程。 在此过程中,从宏观和微观角度看,有“六个不变”、“两个变化”和“两个可能变化”。yCw物理好资源网(原物理ok网)

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六常数宏观反应物和产物 反应物和产物的总质量不变 元素类型不变 元素质量不变 微观原子类型不变 原子数量不变 原子质量不变 二宏观可能发生的变化:化合价可能发生变化 微观:分子总数可能发生变化 理解了上述质量守恒定律的相关要点后,我们就必须将其应用到实践中。 中考和习题中常见的质量守恒定律题有以下几种形式: 蜡烛完全燃烧后,产生的水和二氧化碳的质量之和等于蜡烛的质量; b. 镁带在空气中燃烧后,产物的质量大于镁的质量。 皮带的质量增加 C. 高锰酸钾热分解后,剩余固体的质量等于反应物d的质量。 粗盐净化实验表明,精盐的质量与滤纸上沙子的质量之和等于溶解的粗盐的质量。 选项:忽略参与反应的氧的质量,故选项错误; 选项b:氧化镁的质量相对于镁的质量增加,因为镁的燃烧与空气中氧气的质量结合,所以质量增加; 选项c:高锰酸钾受热分解后,产生氧气并逸出,因此残余物的质量应小于原反应物的质量,故选项d错误; 选项d:这种变化是物理变化,不是化学变化,故选项d错误。 完全混合反应后,有残留物质bg,则生成的o2质量为(a.(ab-2)gb.(a-b+2)g c.(b-2)gd.(ab)g 【分析】根据定律内容,反应前后质量守恒,反应前质量为(a+2)g,反应后剩余bg,相减得到o2的质量。yCw物理好资源网(原物理ok网)

答案 10 示例。 火箭推进器含有液体物质a.n2h4b.nh3 c.n2o4 d.no2原子,n通常写在氮化物的化学式前面,那么化学式就是n2h4。 答案是 A. 将四种物质置于密闭容器中,在一定条件下发生反应,测量反应前后反应物和产物的质量,如下表所示: 物质c必须是化合物,物质d可以是单质b。 反应过程中物质b与物质d变化的质量比为87:36 c。 反应后密闭容器中a的质量为19.7g d。 若物质a与该物质的相对分子质量之比为194:216,则反应中a的化学计量数之比为1:211 【分析】根据表中质量确定反应物的变化和产品。 质量增加的产物是产物,则b和d是产物,质量减少的产物是反应物。yCw物理好资源网(原物理ok网)

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