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角動量物理意義,角動量與能量的關(guān)系

  • 物理
  • 2024-10-09

角動量物理意義?角動量是描述物體轉(zhuǎn)動狀態(tài)的量,又稱動量矩,角動量是矢量,它在通過O 點(diǎn)的某一軸上的投影就是質(zhì)點(diǎn)對該軸的角動量(標(biāo)量),角動量的幾何意義是矢徑掃過的面積速度的二倍,角動量守恒定律指出在合外力矩為零時,物體與中心點(diǎn)的連線單位時間掃過的面積不變,在天體運(yùn)動中表現(xiàn)為開普勒第二定律,那么,角動量物理意義?一起來了解一下吧。

角動量通俗易懂的理解

幾何意義

位矢r在單位時間內(nèi)掃過的面積,稱為它的掠面速度。

可以證明,掠面速度為S‘=|r×v|/2.

角動量大小L=|r×p|=|r×mv|=m|r×v|=2mS'.

角動量守恒定律指出,當(dāng)合外力矩為零時,角動量守恒,物體與中心點(diǎn)的連線單位時間掃過的面積不變,在天體運(yùn)動中表現(xiàn)為開普勒第二定律。

相關(guān)定理

質(zhì)點(diǎn)的角動量定理

證明:由于L=r×p,故角動量對時間的變化率為

dL/dt=d(r×p)/dt=(dr/dt)×p+r×dp/dt

在上式中,右端第一項(xiàng)的dr/dt=v,p=mv,因此,矢積(dr/dt)×p=0.這樣,上式就成為

dL/dt=r×dp/dt.

由牛頓第二定律得,dp/dt=F,把上式改寫成

dL/dt=r×F

式中的r×F是力矩的定義.(力的作用點(diǎn)相對給定點(diǎn)的位矢r與力F的矢積為力對給定點(diǎn)的力矩,以M表示,即M=r×F.)于是有

dL/dt=M

即質(zhì)點(diǎn)所受的合外力矩等于它的角動量對時間的變化率.這個結(jié)論叫做質(zhì)點(diǎn)的角動量定理.[5]

質(zhì)點(diǎn)系的角動量定理也可寫成同樣的形式

不過M是質(zhì)點(diǎn)系所受的總外力矩,L是質(zhì)點(diǎn)系的總角動量.

由得dL=Mdt,兩邊積分得質(zhì)點(diǎn)角動量的積分形式

ΔL=L-L0===

即,慣性系中,在一段時間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)對固定點(diǎn)角動量的增量,等于質(zhì)點(diǎn)所受合力在這段時間內(nèi)對該點(diǎn)的沖量矩.

質(zhì)點(diǎn)的角動量守恒定律

根據(jù),如果M=0,則dL/dt=0,因而

L=常量(M=0)

這就是說,如果作用在質(zhì)點(diǎn)上的外力對某給定點(diǎn)O的力矩(r×F)為零,則質(zhì)點(diǎn)對O的角動量在運(yùn)動過程中保持不變,這就叫做質(zhì)點(diǎn)的角動量守恒定律。

大學(xué)物理運(yùn)動學(xué)公式總結(jié)

看單位自己想嘛,kg×m×m/s,意思就是質(zhì)量乘距離乘速度唄。1千克的東西在距離旋轉(zhuǎn)中心1米的位置運(yùn)動速度是1米每秒時,角動量就是1這個單位。

角動量和什么有關(guān)

因?yàn)榻莿恿康扔诰嚯x叉乘動量,所以單位是m.kg.m/s即kg.m^2/s

我認(rèn)為單位沒有必要去糾結(jié)理解,因?yàn)檫@是一個導(dǎo)出單位,即根據(jù)公式推得的。重點(diǎn)在于角動量是一個很巧妙的量,它與動量是同等層次上的,不過動量是質(zhì)量乘以速度,而角動量是距離乘質(zhì)量再乘速度(當(dāng)然這里沒考慮方向);那么為什么他們是同一個層次的物理量呢?主要體現(xiàn)在動量定理和角動量定理上,一個是與力有關(guān),一個與力矩有關(guān),此外,前者描述的是位移運(yùn)動,而后者描述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,這在剛體動力學(xué)中是很重要的。

角動量是描述

角動量公式是物理學(xué)中描述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的量綱為L(長度)×M(質(zhì)量)×T(時間)的物理量。

1、角動量公式的定義和物理意義

角動量公式是描述旋轉(zhuǎn)物體運(yùn)動狀態(tài)的物理量,它等于旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)動慣量與角速度的乘積。轉(zhuǎn)動慣量是描述旋轉(zhuǎn)物體慣性大小的物理量,等于物體質(zhì)量與其轉(zhuǎn)動半徑平方的乘積。

角速度則是描述物體旋轉(zhuǎn)快慢的物理量,等于物體旋轉(zhuǎn)的弧度數(shù)與時間的乘積。因此,角動量公式可以用來描述旋轉(zhuǎn)物體運(yùn)動狀態(tài)的完整信息。

2、角動量公式的應(yīng)用范圍

角動量公式在物理學(xué)中有廣泛的應(yīng)用,包括經(jīng)典力學(xué)、天體物理學(xué)、量子力學(xué)等領(lǐng)域。在經(jīng)典力學(xué)中,角動量公式用于描述旋轉(zhuǎn)剛體的運(yùn)動狀態(tài),解決剛體動力學(xué)的問題。

在天體物理學(xué)中,角動量公式用于描述行星、恒星等天體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,研究天體的形成、演化等問題。在量子力學(xué)中,角動量公式用于描述微觀粒子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,解決原子、分子等微觀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等問題。

角動量公式單位和量綱

1、角動量的基本單位和量綱

角動量是描述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的物理量,其基本單位是長度(L)、質(zhì)量(M)和時間(T)的組合。在國際單位制(SI)中,角動量的單位是“米2千克/秒”(m2 kg/s),也可以表示為“千克·米2/秒”(kgm2/s)。

角動量公式l=mvr

角動量描述的是物體轉(zhuǎn)動時的運(yùn)動狀態(tài)。它是一個矢量,不僅具有大小,還具有方向。角動量的理解需要掌握其定義、物理意義、守恒定律及其應(yīng)用場景。

角動量的定義

角動量是一個物理量,用于描述物體轉(zhuǎn)動的效果。具體來說,它描述了物體轉(zhuǎn)動時,其轉(zhuǎn)動慣量與轉(zhuǎn)動速度之間的乘積。這個物理量的定義,幫助我們理解物體轉(zhuǎn)動時的動力學(xué)特性。

角動量的物理意義

角動量的物理意義在于,它反映了物體轉(zhuǎn)動時的動能和慣性。與動量描述直線運(yùn)動的狀態(tài)相似,角動量用于描述轉(zhuǎn)動運(yùn)動的狀態(tài)。它不僅考慮了物體的質(zhì)量,還考慮了物體的轉(zhuǎn)動速度。因此,角動量是描述二維或三維空間中物體轉(zhuǎn)動的重要物理量。

角動量的守恒定律及應(yīng)用場景

在封閉的系統(tǒng)中,如果沒有外力矩作用,角動量守恒。這是角動量的基本定律,也是許多物理現(xiàn)象的基礎(chǔ)。例如,在太陽系中,行星圍繞太陽的轉(zhuǎn)動可以看作一個封閉系統(tǒng),因此角動量守恒。此外,在機(jī)械系統(tǒng)中,如旋轉(zhuǎn)的齒輪、陀螺的旋轉(zhuǎn)等,角動量守恒定律也有廣泛的應(yīng)用。

理解角動量對于理解許多物理現(xiàn)象和工程應(yīng)用至關(guān)重要。從定義出發(fā),我們了解到角動量描述了物體轉(zhuǎn)動的效果;通過了解其物理意義,我們明白它反映了物體的轉(zhuǎn)動動能和慣性;而角動量的守恒定律則是許多物理現(xiàn)象的基礎(chǔ),為我們提供了理解和分析復(fù)雜系統(tǒng)的工具。

以上就是角動量物理意義的全部內(nèi)容,角動量大小L=|r×p|=|r×mv|=m|r×v|=2mS'.角動量守恒定律指出,當(dāng)合外力矩為零時,角動量守恒,物體與中心點(diǎn)的連線單位時間掃過的面積不變,在天體運(yùn)動中表現(xiàn)為開普勒第二定律。相關(guān)定理 質(zhì)點(diǎn)的角動量定理 證明:由于L=r×p。

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