角动量守恒原理（角动量守恒原理实验报告）

角动量守恒实际就是力矩相等,比如八大行星离太阳越远,行星线速度越慢；其实就是力臂越长,行星受力越小.再比如一根绳子绑一个石头兜圈,同样的力气,绳子越长,石头越慢；反之,石头越快.这都和力气守恒,也是角动量守恒.再比如普通自行车后车轮,空转时很难停下来,是因为车轮各点两边力矩都相等,互相制约产生的角动量守恒,而其它摩擦力、阻力都很小,所以很难停下来.也因此汽车车轮有的上面有配重找平衡,为的是力矩相等,为的是角动量守恒.

即行星角动量守恒,也就是和太阳自转产生的能量守恒,也就是行星的力矩和太阳自转能量,相符相成,或者说达到平衡,使行星永恒围绕太阳公转.

角动量守恒转台的实验原理为绕定轴转动的刚体,当对转轴的合外力矩为零时,刚体对转轴的角动量守恒,此为刚体的角动量守恒定律。

根据角动量定理，内力不影响系统的总角动量，因此只要外力矩为零，则系统的角动量守恒。若物体为刚体，则表现为物体绕轴具有恒定的转速。若物体是非刚体，则体系的转速与其转动惯量成反比。

地球受到的来自于月球和太阳的引力经过其质心，如果不考虑潮汐力的作用，这些力的力矩为零，因此地球的自转角动量守恒，由于地球近似是一个刚体，因此表现为地球具有恒定的自转角速度。

同样，地球受到太阳的引力是有心力，故它绕太阳的公转运动也满足角动量守恒的条件，这就是开普勒第二定律：地球的矢径在相等的时间内扫过的面积相等。不过地球的轨道不是圆轨道，故公转角速度不是恒定的。

芭蕾舞表演者脚下受力的力矩如果足够小，她的角动量是守恒的，在她张开手臂时，转速就减小，而收拢手臂则转速增加。

跳水运动员在空中飞翔过程中只受重力作用，作用点正好是人体的转动中心，因此力矩为零，故角动量守恒。若他想在空中多翻几次筋斗，则必须在这有限的时间内，尽可能提高翻转角速度，因此他必须尽可能的缩成一团以减小自身转动惯量；而入水时又要尽可能竖直向下，减小摇摆，因此就伸直全身，将转速降到最低。

要理解角动量，先要理解点积和叉积的概念。假如a和b都是矢量，它们之间的夹角为θ，则点积定义为：a·b=abcosθ

叉积定义为：axb=absinθ

注意！矢量点积结果为标量（比如功是力和位移的点积，所以是标量），而矢量叉积还是矢量，其方向由初中所学的右手螺旋定则决定，即伸出右手，四指从矢量a向矢量b弯曲，大拇指所指的方向即为叉积的方向

然后再看角动量的定义。角动量为物体到原点的位移（矢径）和其动量的叉积，即L=rxp=rx（mv）=rxm（ωxr）=mrrω=Iω

其中r表示以质点到旋转中心（轴心）的距离（标量值可以理解为半径的大小)，方向由原点指向物体位置的矢量(即矢径)，L表示角动量，v表示线速度，p表示动量，l表示转动惯量，ω表示角速度(矢量)，与角动量同向。

角动量是矢量，且是轴矢量。角动量的方向：角动量是两个矢量的叉乘，在右手坐标系里遵循右手螺旋法则，即右手四指指向矢径的方向，转过一个小于180度的平面角后四指指向动量的方向，则大拇指所指的方向为角动量的方向。

角动量的几何意义是矢径扫过的面积速度的二倍乘以质量。角动量守恒定律指出在合外力矩为零时，物体与中心点的连线单位时间扫过的面积不变，在天体运动中表现为开普勒第二定律。

角动量守恒也可这样理解，若一个陀螺不受空气阻力（力为0）且陀螺与地面的接触面无限小（矢径为0），则因为空气阻力矩和地面摩擦力矩均为0，合力矩为0，角动量守恒，陀螺会永远转下去，且陀螺朝向永远不变。利用这一点可以进行飞行器导航。

对于质点，角动量定理可表述为：质点对固定点的角动量对时间的微商，等于作用于该质点上的力对该点的力矩。

扩展资料

物理学的普遍定律之一。反映质点和质点系围绕一点或一轴运动的普遍规律。

角动量守恒定律

如果合外力矩零(即M外=0),则L1=L2，即L=常矢量。

这就是说,对一固定点o,质点所受的合外力矩为零,则此质点的角动量矢量保持不变。这一结论叫做质点角动量守恒定律。

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