角動量定理

角動量定理

物理學概念
又稱動量矩定理。質點系對一點(或一軸)的角動量對時間的導數等于外力系對此點(或此軸)的主矩,廣泛用于處理剛體定點(或軸)轉動問題。角動量定理的微分形式為dL/dt=M。對于質點,角動量定理可表述為:質點對固定點的角動量對時間的微商,等于作用于該質點上的力對該點的力矩。[1]
  • 中文名:角動量定理
  • 外文名:theory of angular momentum
  • 别名:
  • 表達式:
  • 提出者:
  • 适用領域:
  • 别稱:動量矩定理
  • 适用領域範圍:處理剛體定點
  • 解決:質點系動力學中問題

簡介

表述角動量與力矩之間關系的定理。對于質點,角動量定理可表述為:質點對固定點的角動量對時間的微商,等于作用于該質點上的力對該點的力矩。對于質點系,由于其内各質點間相互作用的内力服從牛頓第三定律,因而質點系的内力對任一點的主矩為零。利用内力的這一特性,即可導出質點系的角動量定理:質點系對任一固定點O的角動量對時間的微商等于作用于該質點系的諸外力對O點的力矩的矢量和。

即,式中ri、mi和vi分别為質點系中第i個質點關于O點的矢徑、質量和速度矢量。這一定理中的O點必須固定。在一般情況下,對于動點,這個定理不成立;但質點系的質心例外,關于質心的角動量定理為:質點系對于質心C的角動量為,它對時間的微商等于作用在質點系的外力系對質心C的主矩Mσ,即式中r媴為質點系中第i個質點對質心的矢徑。

應用

由此可見,描述質點系整體轉動特性的角動量隻與作用于質點系的外力有關,内力不能改變質點系的整體轉動情況。動量矩定理可用來解決質點系動力學中與轉動有關的問題。一般情況下,對于O點是動點的,這個定理不成立,但O點是質點系的質心時例外。

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