角动量物理意义?角动量是描述物体转动状态的量,又称动量矩,角动量是矢量,它在通过O 点的某一轴上的投影就是质点对该轴的角动量(标量),角动量的几何意义是矢径扫过的面积速度的二倍,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,那么,角动量物理意义?一起来了解一下吧。
几何意义
位矢r在单位时间内扫过的面积,称为它的掠面速度。
可以证明,掠面速度为S‘=|r×v|/2.
角动量大小L=|r×p|=|r×mv|=m|r×v|=2mS'.
角动量守恒定律指出,当合外力矩为零时,角动量守恒,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。
相关定理
质点的角动量定理
证明:由于L=r×p,故角动量对时间的变化率为
dL/dt=d(r×p)/dt=(dr/dt)×p+r×dp/dt
在上式中,右端第一项的dr/dt=v,p=mv,因此,矢积(dr/dt)×p=0.这样,上式就成为
dL/dt=r×dp/dt.
由牛顿第二定律得,dp/dt=F,把上式改写成
dL/dt=r×F
式中的r×F是力矩的定义.(力的作用点相对给定点的位矢r与力F的矢积为力对给定点的力矩,以M表示,即M=r×F.)于是有
dL/dt=M
即质点所受的合外力矩等于它的角动量对时间的变化率.这个结论叫做质点的角动量定理.[5]
质点系的角动量定理也可写成同样的形式
不过M是质点系所受的总外力矩,L是质点系的总角动量.
由得dL=Mdt,两边积分得质点角动量的积分形式
ΔL=L-L0===
即,惯性系中,在一段时间内质点对固定点角动量的增量,等于质点所受合力在这段时间内对该点的冲量矩.
质点的角动量守恒定律
根据,如果M=0,则dL/dt=0,因而
L=常量(M=0)
这就是说,如果作用在质点上的外力对某给定点O的力矩(r×F)为零,则质点对O的角动量在运动过程中保持不变,这就叫做质点的角动量守恒定律。
看单位自己想嘛,kg×m×m/s,意思就是质量乘距离乘速度呗。1千克的东西在距离旋转中心1米的位置运动速度是1米每秒时,角动量就是1这个单位。
因为角动量等于距离叉乘动量,所以单位是m.kg.m/s即kg.m^2/s
我认为单位没有必要去纠结理解,因为这是一个导出单位,即根据公式推得的。重点在于角动量是一个很巧妙的量,它与动量是同等层次上的,不过动量是质量乘以速度,而角动量是距离乘质量再乘速度(当然这里没考虑方向);那么为什么他们是同一个层次的物理量呢?主要体现在动量定理和角动量定理上,一个是与力有关,一个与力矩有关,此外,前者描述的是位移运动,而后者描述旋转运动,这在刚体动力学中是很重要的。
角动量公式是物理学中描述旋转运动的量纲为L(长度)×M(质量)×T(时间)的物理量。
1、角动量公式的定义和物理意义
角动量公式是描述旋转物体运动状态的物理量,它等于旋转物体的转动惯量与角速度的乘积。转动惯量是描述旋转物体惯性大小的物理量,等于物体质量与其转动半径平方的乘积。
角速度则是描述物体旋转快慢的物理量,等于物体旋转的弧度数与时间的乘积。因此,角动量公式可以用来描述旋转物体运动状态的完整信息。
2、角动量公式的应用范围
角动量公式在物理学中有广泛的应用,包括经典力学、天体物理学、量子力学等领域。在经典力学中,角动量公式用于描述旋转刚体的运动状态,解决刚体动力学的问题。
在天体物理学中,角动量公式用于描述行星、恒星等天体的旋转运动,研究天体的形成、演化等问题。在量子力学中,角动量公式用于描述微观粒子的旋转运动,解决原子、分子等微观系统的结构和性质等问题。
角动量公式单位和量纲
1、角动量的基本单位和量纲
角动量是描述旋转运动的物理量,其基本单位是长度(L)、质量(M)和时间(T)的组合。在国际单位制(SI)中,角动量的单位是“米²千克/秒”(m² kg/s),也可以表示为“千克·米²/秒”(kgm²/s)。
角动量描述的是物体转动时的运动状态。它是一个矢量,不仅具有大小,还具有方向。角动量的理解需要掌握其定义、物理意义、守恒定律及其应用场景。
角动量的定义
角动量是一个物理量,用于描述物体转动的效果。具体来说,它描述了物体转动时,其转动惯量与转动速度之间的乘积。这个物理量的定义,帮助我们理解物体转动时的动力学特性。
角动量的物理意义
角动量的物理意义在于,它反映了物体转动时的动能和惯性。与动量描述直线运动的状态相似,角动量用于描述转动运动的状态。它不仅考虑了物体的质量,还考虑了物体的转动速度。因此,角动量是描述二维或三维空间中物体转动的重要物理量。
角动量的守恒定律及应用场景
在封闭的系统中,如果没有外力矩作用,角动量守恒。这是角动量的基本定律,也是许多物理现象的基础。例如,在太阳系中,行星围绕太阳的转动可以看作一个封闭系统,因此角动量守恒。此外,在机械系统中,如旋转的齿轮、陀螺的旋转等,角动量守恒定律也有广泛的应用。
理解角动量对于理解许多物理现象和工程应用至关重要。从定义出发,我们了解到角动量描述了物体转动的效果;通过了解其物理意义,我们明白它反映了物体的转动动能和惯性;而角动量的守恒定律则是许多物理现象的基础,为我们提供了理解和分析复杂系统的工具。
以上就是角动量物理意义的全部内容,角动量大小L=|r×p|=|r×mv|=m|r×v|=2mS'.角动量守恒定律指出,当合外力矩为零时,角动量守恒,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。相关定理 质点的角动量定理 证明:由于L=r×p。