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质点组的动量矩定律和动量矩守恒定理

更新时间:2023-10-31 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

你们好,我是黑贝。明天我来给你科普一下惯性系下质点组动量矩定律、质情系下质点组动量矩定律和动量矩守恒定理。这种定律都是关于质点组的运动规律的,所以我们先来了解一下哪些是质点组。Ck2物理好资源网(原物理ok网)

质点组是由多个互相作用的质点构成的系统,例如一群小球、一颗行星和它的卫星、一架客机和它的旅客等等。我们可以把质点组看成一个整体易于研究。为了便捷研究质点组的运动,我们须要引入一个特殊的位置,称作刚体。刚体就是质点组中各个质点的位置和质量的加权平均,它反映了质点组的整体位置。我们还须要引入一个特殊的座标系,称作质情系。质情系以刚体为原点,它反映了质点组相对于刚体的运动。Ck2物理好资源网(原物理ok网)

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这么验证动量定理的表达式,哪些是动量矩呢?动量矩是一个矢量(有大小和方向),它表示了一个物体绕某个参考点旋转的状态。动量矩的大小等于物体的动量(表示物体运动状态的矢量)和物体到参考点距离的乘积,方向垂直于这两个矢量所在的平面。例如,一个小球绕着一个固定点旋转,它的动量矩就是小球的质量除以速率在减去小球到固定点的距离,方向垂直于小球与固定点连线和速率所在的平面。Ck2物理好资源网(原物理ok网)

惯性系下质点组动量矩定律是这样说的:假如我们选定任意一个参考点,这么质点组相对于这个参考点的动量矩变化率(即每秒变化多少)等于外力相对于这个参考点的合扭力(即外力促使物体旋转的能力)。这个定律告诉我们,假如外力不对物体形成转矩,这么物体相对于任意参考点的动量矩都不会改变,也就是说物感受保持原先的旋转状态。Ck2物理好资源网(原物理ok网)

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质情系下质点组动量矩定律是这样说的:假如我们选定刚体作为参考点,这么质点组相对于刚体的动量矩变化率等于外力相对于刚体的合扭矩。这个定律告诉我们,在质情系中观察物体的旋转运动时,只须要考虑外力对物体形成的扭力,而不须要考虑内力或则惯性力(当质情系不是惯性系时)。可以证明,物体在惯性系下的动量矩等于物体在质情系下的动量矩加上刚体相对惯性系的动量矩。例如,假如我们在地面上观察一架客机在空中盘旋,因为地面不是惯性系(由于月球在自转),所以我们须要考虑客机遭到月球引力、空气阻力、升力、推力等外力的作用,以及客机受到月球自转的惯性力的作用。并且,假如我们在客机的质情系中观察客机的旋转运动,我们只须要考虑客机遭到的外力对客机形成的扭力,而不须要考虑月球自转的惯性力。Ck2物理好资源网(原物理ok网)

动量矩守恒定理是这样说的:假如一个质点组是一个孤立系统(即合外扭力为零)验证动量定理的表达式,这么它相对于任意参考点的动量矩都是不变的。这个定律告诉我们,假若一个物体在没有外力作用的情况下旋转,这么它的旋转速率和方向都不会改变。例如,假如我们在太空中抛出一个旋转着的飞盘,并且没有其他物体紧靠它,这么飞盘会始终保持原先的旋转速率和方向。动量矩守恒定理也有份量方式,假如质点组所受合外扭力在某一固定方向的份量为零,则质点组的动量矩在这一方向的份量守恒。Ck2物理好资源网(原物理ok网)

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