Энциклопедия обо всем на свете. Роль знаний в жизни людей. Энциклопедия знаний.

Сохранение момента количества движения.


Движение не обязательно должно представлять со­бой изменение положения. Если бильярдный шар быстро вращается, не трогаясь с места, было бы несправедливо считать такой шар неподвижным. Кроме того, шар мо­жет двигаться по прямой линии и одновременно вра­щаться. Любое тело, которое движется по окружности или вращается вокруг своей оси (например, Земля вра­щается вокруг своей оси и вокруг Солнца), обладает уг­ловой скоростью и имеет угловой импульс, или момент количества движения. По аналогии с обычным импульсом можно также предположить, что момент количества дви­жения равен угловой скорости, умноженной на массу (Иногда импульс называют линейным, чтобы подчеркнуть, что он — результат движения по прямой линии, в противоположность угловому импульсу, или моменту количества движения, возникаю­щему при движении по кривой). По это неверно. Вообразите, что вы стоите на вращаю­щемся столике, держа в каждой руке по тяжелой гире и прижимая их к себе. Вы раскручиваетесь и, если столик вращается почти без трения, будете продолжать вращать­ся с примерно постоянной угловой скоростью довольно долго. Пусть, например, эта скорость равна двум оборо­там в секунду. Если бы момент количества движения рав­нялся произведению массы на угловую скорость и если бы он сохранялся, вы могли бы изменить угловую ско­рость, меняя свою массу. Если бы, например, кто-нибудь взял гири из ваших рук, масса на вращающемся столике уменьшилась бы, а ваша угловая скорость увеличилась. Если бы вам в руки дали добавочный груз, ваша угловая скорость уменьшилась бы. Если бы момент количества движения зависел только от массы и угловой скорости, то вы, казалось, могли бы изменить угловую скорость, только изменяя массу.

Предположим, вы стоите на вращающемся столе, дер­жа свои гири у туловища и делая два оборота в секунду. Выпрямите руки с гирями насколько возможно. Внезап­но ваша угловая скорость уменьшится, и вы будете дви­гаться со скоростью, возможно, не более одного оборота в секунду. Прижмите руки опять к туловищу — и угло­вая скорость станет прежней.

Что же случилось? Ведь общая масса на столе не из­менилась от того, что вы вытянули руки! Тогда почему же изменилась угловая скорость? Она должна измениться в ответ на определенные изменения в системе, зависящие не от величины массы. Логично предположить, что в мо­мент количества движения входит расстояние массы от оси вращения. Расстояние части массы (ваших рук с ги­рями в них) от оси вращения увеличилось. Если это рас­стояние входит в момент количества движения, следует ожидать уменьшения угловой скорости, компенсирующего увеличение расстояния. Когда руки и гири опять прижа­ты к туловищу, их расстояние от оси вращения снова уменьшается и угловая скорость увеличивается, компен­сируя это уменьшение.

Можно утверждать, что момент количества движения сохраняется, если его определять как произведение мас­сы, угловой скорости и квадрата среднего расстояния мас­сы от оси вращения. Тогда закон сохранения момента ко­личества движения, нарушения которого никто никогда не наблюдал, можно сформулировать так: суммарный мо­мент количества движения замкнутой системы остается постоянным.

Я говорю «суммарный момент количества движения», поскольку угловая скорость, так же как линейная, может иметь разные направления. Различают направление вра­щения по и против часовой стрелки. Если смотреть на Землю со стороны Северного полюса с большой высоты, будет казаться, что она вращается против часовой стрелки.

Если два одинаковых шара вращаются вокруг своей оси со скоростью 10 оборотов в секунду, но один по часо­вой стрелке, а другой — против, то суммарная угловая скорость такой системы равна нулю. Поскольку шары имеют одинаковую массу, форму и строение, суммарный момент количества движения системы тоже равен нулю. Шары могут столкнуться так, что вращение одного пога­сит вращение другого. После соударения оба шара не вращаются, и момент количества движения системы сно­ва равен нулю.

Можно считать, что в невращающейся системе одна часть вращается по часовой стрелке, а другая — против, и эти движения компенсируют друг друга.

Важно помнить, что, несмотря на аналогию в назва­ниях и проявлениях, законы сохранения импульса и мо­мента количества движения действуют совершенно неза­висимо друг от друга. Нельзя прямолинейное движение замкнутой системы заменить вращением по часовой стрелке или наоборот; во всяком случае, никто никогда подобное превращение не наблюдал.


blog comments powered by Disqus
 


Рекомендуем

Поиск

Последние обновления

Утиные губы только отдаляют переезд на Рублевку.

Утиные губы только отдаляют переезд на Рублевку.

Интервью с пластическим хирургом о том, что придет на... Подробнее...
Двойные послания в детстве, ведущие к психической травме.

Двойные послания в детстве, ведущие к психической травме.

«Думаете ли вы, что Я пришел дать мир земле? Нет, говорю... Подробнее...
Теория ведра с крабами.

Теория ведра с крабами.

Есть такая чудесная штука, называется crab bucket theory — «теория... Подробнее...
 Загадки группы и резуса крови.

Загадки группы и резуса крови.

У людей выявляют 4 основных группы крови: 0 (1), А (2), В (3),... Подробнее...
Перестаньте хвалиться тем, что еще не сделано.

Перестаньте хвалиться тем, что еще не сделано.

Никому не говорите о покупке, которую собираетесь совершить.... Подробнее...
"Не трогайте полотенце для рук". Секреты отелей, о которых вы не знали.

"Не трогайте полотенце для рук". Секреты отелей, о которых вы не знали.

Посетители сайта Quora, где на любой вопрос можно получить... Подробнее...
Ученые рассказали о простом способе войти в измененное состояние сознания.

Ученые рассказали о простом способе войти в измененное состояние сознания.

Контрольной группе удалось достичь результата без использования... Подробнее...
Что делать если «залипла» на мужчину?

Что делать если «залипла» на мужчину?

Довольно часто на одном из этапов отношений женщина начинает... Подробнее...

Самое популярное

Copyright

© 2010-2015 «Smalltalks.ru».
Любое использование материалов сайта допускается только при наличии активной ссылки на этот ресурс.