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11: 角动量

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    角动量是线性动量的旋转对应物。 任何绕轴旋转的大型物体都带有角动量,包括旋转的飞轮、行星、恒星、飓风、龙卷风、漩涡等。 本节稍后将讨论角动量守恒的概念。 在本节的主要部分中,我们将探讨顶部等刚体角动量的复杂性,以及点粒子和粒子系统的角动量的复杂性。 但为了说完,我们首先讨论一下滚动运动,它建立在上一节的概念之上。

    • 11.1:角动量前奏
      直升机可以用来说明角动量的概念。 升降叶片绕垂直轴线旋转穿过主体并承载角动量。 为了保持角动量,直升机的机身倾向于以相反的意义旋转。 飞机尾部的小旋翼向机体提供反向推力,以防止这种情况发生,直升机可以自行稳定。
    • 11.2: 滚动动作
      在没有滑动的滚动运动中,滚动物体和表面之间存在静态摩擦力。 质心的线性速度、加速度和距离等于角度变量乘以物体的半径。 在带有滑动的滚动运动中,滚动物体和表面之间会产生动摩擦力。 节能可用于分析滚动运动,因为在滚动运动中可以节省能量而不会滑动。
    • 11.3: 角动量
      单个粒子围绕指定原点的角动量是给定坐标系中位置向量和粒子的线性动量的向量乘积。 系统围绕给定原点的净扭矩是围绕该原点的角动量的时间导数。 刚性旋转体具有沿旋转轴线引导的角动量。
    • 11.4: 角动量守恒
      在没有外部扭矩的情况下,系统的总角动量是保守的。 角速度与惯性矩成反比,因此,如果惯性矩减小,则必须增加角速度以保持角动量。 可以使用角动量守恒来分析同时包含点粒子和刚体的系统。 系统中所有主体的角动量必须围绕公共轴测量。
    • 11.5: 陀螺仪的进动
      当陀螺仪设置在靠近地球表面的枢轴上时,它会绕垂直轴移动,因为扭矩始终是水平的,并且垂直于角动量矢量。 如果陀螺仪没有旋转,它会在扭矩方向上获得角动量,然后绕水平轴旋转,像我们预期的那样掉落。
    • 11.E:角动量(练习)
    • 11.S:角动量(摘要)

    缩略图:陀螺仪是一种用于测量或保持方向和角速度的设备。 它是一个旋转轮或圆盘,其中旋转轴(旋转轴)可以自由地自行假定任何方向。 旋转时,根据角动量的守恒性,该轴的方向不受支架的倾斜或旋转的影响。 (公共领域;LucasVB)。