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

Теория ведра с крабами.

Есть такая чудесная штука, называется crab bucket theory — «теория... Подробнее...

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.

Никому не говорите о покупке, которую собираетесь совершить.... Подробнее...

"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.

Контрольной группе удалось достичь результата без использования... Подробнее...

Что делать если «залипла» на мужчину?

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

Что следует держать в секрете. Советы мудрецов.

1. Первое, что надо держать в секрете, говорят мудрецы -... Подробнее...

Как преодолеть апатию и приобрести энергию для жизни.

Невероятная статья, основанная на книге Рами Блекта, которая... Подробнее...

Самое популярное

Copyright

© 2010-2019 «Smalltalks.ru».
Любое использование материалов сайта допускается только при наличии активной ссылки на этот ресурс.