介绍播报
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角动量/动量矩这一概念是精典数学学上面的重要组成部份,角动量的研究主要是对于物体的转动方面,而且可以延展到量子热学以、原子化学及天体化学等方面。
角动量/动量矩可从另一侧面反映物体运动的规律。事实上,角动量不但能描述宏观物体的运动,并且在近代数学理论中动量矩定理求角加速度,角动量对于表征状态也必不可少。角动量守恒定理在精典数学学、运动生物学、航空航天技术等领域中的应用十分广泛。角动量在20世纪已成为继动量和能量之外的热学中的重要概念之一。
定义播报
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在现行的普通化学教材中,热学中的三大守恒定理,即动量守恒定理、动量矩守恒定理和机械能守恒定理。现代数学学业已证明这种守恒定理是和时空对称性相联系的:动量守恒定理与空间平移对称性相联系;动量矩守恒定理与空间转动对称性相联系;能量守恒定理与时间平移对称性相联系。由上述对称性可导入相应的守恒定理,进一步导入牛顿运动定理。[2]
动量矩守恒条件:亦称角动量守恒,合外扭力为零,合外力不一定为零。描述物体运动状况的有2条路线,牛顿发展的是动量变化等于合外力与时间乘积。莱布尼兹发展的动能的变化是合外力与位移乘积。2条发展路线争辩了很多年,最后才晓得2条路线都可以描述物体运动状态。并且,后来发觉动量不能描述旋转物体的状态,一个静止的圆盘和一个旋转圆盘,她们动量都为0,而且一个物体静止一个物体旋转难以分辨,所以用角动量来描述物体的状态,形成角动量守恒定理。
相关概念播报
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角动量/动量矩这一概念范畴系统的介绍的扭矩、角速率、角加速度的概念,但是统筹的联系到质点系、质情系、对称性等概念。
扭力:在数学学里,转矩可以被想像为一个旋转力或混战,造成出旋转运动的改变。这个力定义为线型力除以径长。根据国际单位制,扭矩的单位是牛顿-米。
角速率:角速率是一个矢量,它的方向由左手螺旋法则决定,描述转动快慢的程度。
角加速度:描述角速率变化快慢的程度。
质点系:包含两个或两个以上相互有联系的的质点组成的热学系统称作质点系。质点系内各质点除了可遭到外界物体对质点系的斥力──外力的作用,并且还遭到质点系内各质点之间的互相斥力──内力的作用。外力或内力的分辨取决于质点系的选定。
质情系:质情系就是以刚体为座标原点并随刚体一起平动的参照系。[3]
对称性:
质点的角播报
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当质点所受的合外扭力为零时,其角动量守恒。依据动量矩定律推导,当合外扭力为0时动量矩定理求角加速度,其动量矩保持不变,这就是动量矩守恒定理,即当M=0时,Jw=恒矢量。
质心的角播报
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质心所遭到的合外扭力为零时,其角动量守恒。
质心是特殊的质点系,其上各质点间的相对位置保持不变,是受力时形状和容积不改变的物体。质心平动:质心上任意两点的连线,在运动过程中一直保持平行的运动。质心转动:质心上所有的点都绕某一条直线作圆周运动,该直线称为质心转轴。
当作用在定轴转动质心上所有力对转轴之矩的代数和为零时,依据动量矩定律式,质心在运动过程中动量矩保持不变(守恒)。因为质心绕给定轴转动力矩为一常量,故有质心的角速率保持不变,此时质心作惯性转动。这一结果与平动物体的惯性运动相对应。