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角动量守恒原理

2024-03-20 11:20 457

角动量有方向和大小,而且都是守恒的。特定相互作用的角动量变化称为角冲量,也称旋转。与线性动量守恒类似,如果没有外力矩,角动量守恒。不同的是,角动量取决于选择原点的位置,因为粒子的位置是从原点测量的。

角动量守恒原理

角动量守恒原理又称角动量守恒定律,是指在不受外力作用或所受全部外力对某定点或定轴的主矩始终等于零时,质点系对该点或该轴的动量矩,即角动量保持不变。

角动量守恒实质上对应着空间旋转不变性。例如,在圆盘上走动的人会使圆盘沿反时针方向转动,使两者角动量之和为零,保持和原来两者都静止时的值一样。

在天文学中,由于太阳系中的行星受到太阳的万有引力这一有心力,由于万有引力对太阳这个参考点力矩为零,所以他们以太阳为参考点的角动量守恒。角动量守恒定律是自然界普遍存在的基本定律之一,也是微观物理学中的重要基本规律。

轨道力学中的角动量 

在轨道力学计算中,质量通常并不重要,因为物体的运动是由重力决定的。系统的主体通常比周围运动的任何物体都大得多,因此可以忽略较小物体对其的引力影响。

实际上,它保持恒定的速度。无论质量如何,所有物体的运动都以相同的方式受到重力的影响,因此在相同的条件下,所有物体的运动方式大致相同。

角动量守恒原理的应用

角动量守恒用于分析中心力运动。行星和卫星轨道上的引力就是这种情况,其中引力总是指向主星体,而绕轨道运行的天体在围绕主星体移动时通过交换距离和速度来守恒角动量。

对于行星来说,角动量分布在行星的自转和轨道公转之间,并且这些角动量经常通过各种机制进行交换。由于月球对地球施加的潮汐扭矩,地月系统中的角动量守恒导致角动量从地球转移到月球。这反过来导致地球自转速度减慢,约为每天65.7纳秒,并导致月球轨道半径逐渐增加,约为每年3.82厘米。

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