动量转化为角动量,动量还守恒吗?

如题所述

大概指的动量转化为角动量是指L=r×p吧。这样“转换”回去动量还是p,又不会变成r×r×p,何来动量不守恒之说。动量守恒是在合外力为零情况下,角动量守恒是合外力矩为零情况下,动量和角动量压根就是完全不同的两个物理量,守恒条件也不同。这完全是高中范围能够思考和解决的问题;并且,这是一个经由思考(尽管并不严谨)之后提出的问题。私以为,任何一个经过思考提出的问题都应该得到尊重。此外,我想这个简单而浅显的问题对于诸位也并非没有意义。诚然,问题本身是浅显的,解答问题的思路和运用的知识是简单的。但是,完整而严谨地叙述观点,并保证提问者能够理解,以期提问者能够不再有类似的疑惑,这是不容易的。

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第1个回答  2017-12-01

我们考虑这样一个物理过程:初始状态,光滑的水平面上有一根竖直的转轴,水平面上的小块通过轻质软绳与转轴相连。此时小块距离转轴的距离,恰好是软绳的长度。状态变化:现假设有一枚子弹平行于水平面,沿着与软绳垂直的方向射入小块。结束状态:小块与子弹合而为一,共同绕转轴做匀速率圆周运动。题主之意,在初始状态,系统(子弹、小块)是有一个水平方向的动量的,这个动量显然就是子弹的动量。毫无疑问,这个初始动量等于子弹的速度与子弹质量的乘积。在结束状态,系统的动量实际是子弹和小块合而为一的动量。由于子弹和小块的线速度随着旋转的过程在不断变化(方向)。所以,于是题主认为动量守恒定律失效了。这样一来,我们的研究过程就是:子弹射入之前到子弹与小块一起做匀速率圆周运动的过程。我们再回到动量守恒定律成立的条件上来:在研究过程中,系统不受外力作用。除了系统不受外力作用,这个条件中还有一个重要的组成部分:在研究过程中。对,这很重要。实际上,如果我们改变研究过程,动量是可以守恒的:初始状态:光滑的水平面上有一根竖直的转轴,水平面上的小块通过轻质软绳与转轴相连。此时小块距离转轴的距离,恰好是软绳的长度。状态变化:现假设有一枚子弹平行于水平面,沿着与软绳垂直的方向射入小块。结束状态:小块与子弹合而为一,获得共同速度,将要绕转轴旋转但尚未开始旋转的瞬间。由于尚未开始旋转,所以也就不存在软绳对小块的拉力。因此在这个瞬时过程中,动量守恒定律是成立的。这也是我们运用动量守恒,计算小块和子弹共同速度的基础。题主的推理过程到底哪里出了问题。

第2个回答  2019-04-25
    存在某些守恒的关系(在某点角动量守恒),但两者之间的概念不一样。

    举一个例子吧!

       例如上面一道题,图片没有转过来,但不影响。

           这里木棒的转动惯量是定值:1/3*M*L^2,子弹初动量也是定值,但是明显当子弹击打在木棒的位置越低,木棒的角动量越大。这里的角动量守恒与子弹的位置有关,所以动量转为角动量不守恒。但是此题可解,也就是两者之间是有关系的。解决楼上的问题只需写第一小问即可。

       解答:在击打点处:角动量守恒  3/4mvL=1/3ML^2w(角速度)+m(3/4L)^2w(角速度)    由此解出角速度w=8.9rad/s

第3个回答  2017-12-01

不太明白所说的『转化』是怎样一个过程,我姑且假设如下的场景符合的描述:一个木质圆盘,安装在一个竖直固定的光滑转轴上,转轴通过圆心。一颗子弹水平地从侧面射入圆盘并停留在圆盘里,由于不是正对转轴,导致圆盘和子弹一起开始旋转。开始的时候子弹的动量是水平方向,最后圆盘和子弹旋转时,角动量是竖直方向。这个问题中,圆盘和子弹所构成的系统显然动量是不守恒的。但这并不与动量守恒定律矛盾,因为这个系统受到了外力的作用:在子弹进入圆盘时,圆盘受到了转轴的作用力,从而导致圆盘不是水平向前运动而是开始旋转。系统动量守恒的条件是该系统不受外力的作用。(然而,这个问题中角动量守恒定律是适用的。转轴和圆盘之间的作用力方向是通过转轴的,因此相对转轴不会产生力矩。因为没有外力矩,于是子弹和圆盘所构成的系统角动量守恒)。那么所描述的动量『转化』为角动量,再由角动量『转化』为动量,两个过程中如果考察的系统都比较局限(比如只考虑圆盘和子弹而不考虑转轴),完全可能会因为存在外力的作用而导致前后的动量不同。如果以更大的视角来看这个问题,比如把转轴和转轴所固定到的地球一起纳入系统中,可以认为此系统不受外力,这个系统就是符合动量守恒定律了。地球确实会因为那颗不起眼的子弹射入圆盘而获得动量的增加,但是由于地球的质量太大了,即使获得了子弹的动量,其速度上的增量也是微乎其微,完全无法察觉到。动量守恒定律是物理学中最基本最普遍的定律之一,即使在牛顿定律失效的微观高速情况下仍然成立,其本质在于物理规律的空间平移不变性。

第4个回答  2018-05-26
互联网时代人人都可以用实践检验,如果是正确的可以坚持,错误的话可以改正。
也许爱因斯坦的时代没有发现统一四种物理力的公式,与当时的数学水平有一定的原因,也许整体数学和整体数学公式,Z=SYW是互联网时代在中国发生的奇迹,整体数学公式和过去任何数学公式不同的是整体数学公式也是整体宇宙学定律,宇宙可能来自真空量子起伏,所谓可观测宇宙的外面就是真空,真空与可观测宇宙是一体的,能够启发人们对宇宙人生的理解,例如:根据整体宇宙学定律发现第五种力是宇宙整体动态平衡力!