角動(dòng)量守恒原理
角動(dòng)量有方向和大小,而且都是守恒的。特定相互作用的角動(dòng)量變化稱為角沖量,也稱旋轉(zhuǎn)。與線性動(dòng)量守恒類似,如果沒有外力矩,角動(dòng)量守恒。不同的是,角動(dòng)量取決于選擇原點(diǎn)的位置,因?yàn)榱W拥奈恢檬菑脑c(diǎn)測(cè)量的。
角動(dòng)量守恒原理
角動(dòng)量守恒原理又稱角動(dòng)量守恒定律,是指在不受外力作用或所受全部外力對(duì)某定點(diǎn)或定軸的主矩始終等于零時(shí),質(zhì)點(diǎn)系對(duì)該點(diǎn)或該軸的動(dòng)量矩,即角動(dòng)量保持不變。
角動(dòng)量守恒實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)著空間旋轉(zhuǎn)不變性。例如,在圓盤上走動(dòng)的人會(huì)使圓盤沿反時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),使兩者角動(dòng)量之和為零,保持和原來兩者都靜止時(shí)的值一樣。
在天文學(xué)中,由于太陽(yáng)系中的行星受到太陽(yáng)的萬(wàn)有引力這一有心力,由于萬(wàn)有引力對(duì)太陽(yáng)這個(gè)參考點(diǎn)力矩為零,所以他們以太陽(yáng)為參考點(diǎn)的角動(dòng)量守恒。角動(dòng)量守恒定律是自然界普遍存在的基本定律之一,也是微觀物理學(xué)中的重要基本規(guī)律。
軌道力學(xué)中的角動(dòng)量
在軌道力學(xué)計(jì)算中,質(zhì)量通常并不重要,因?yàn)槲矬w的運(yùn)動(dòng)是由重力決定的。系統(tǒng)的主體通常比周圍運(yùn)動(dòng)的任何物體都大得多,因此可以忽略較小物體對(duì)其的引力影響。
實(shí)際上,它保持恒定的速度。無論質(zhì)量如何,所有物體的運(yùn)動(dòng)都以相同的方式受到重力的影響,因此在相同的條件下,所有物體的運(yùn)動(dòng)方式大致相同。
角動(dòng)量守恒原理的應(yīng)用
角動(dòng)量守恒用于分析中心力運(yùn)動(dòng)。行星和衛(wèi)星軌道上的引力就是這種情況,其中引力總是指向主星體,而繞軌道運(yùn)行的天體在圍繞主星體移動(dòng)時(shí)通過交換距離和速度來守恒角動(dòng)量。
對(duì)于行星來說,角動(dòng)量分布在行星的自轉(zhuǎn)和軌道公轉(zhuǎn)之間,并且這些角動(dòng)量經(jīng)常通過各種機(jī)制進(jìn)行交換。由于月球?qū)Φ厍蚴┘拥某毕ぞ兀卦孪到y(tǒng)中的角動(dòng)量守恒導(dǎo)致角動(dòng)量從地球轉(zhuǎn)移到月球。這反過來導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)速度減慢,約為每天65.7納秒,并導(dǎo)致月球軌道半徑逐漸增加,約為每年3.82厘米。