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角動(dòng)量守恒定律公式推導(dǎo)

時(shí)間:2024-11-30 11:35:38 瀏覽量:

關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,角動(dòng)量守恒定律公式的推導(dǎo)可以通過(guò)牛頓第二定律和角動(dòng)量定義公式來(lái)完成。

首先,根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)于一個(gè)質(zhì)點(diǎn),它的力矩等于其質(zhì)量乘以加速度的矢量積,即

τ = m * a * r

其中,τ表示力矩,m表示質(zhì)量,a表示加速度,r表示從力矩作用點(diǎn)到質(zhì)點(diǎn)的位矢。

然后,我們定義角動(dòng)量L為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m乘以其速度v的矢量積,即

L = m * v * r

其中,L表示角動(dòng)量,m表示質(zhì)量,v表示速度,r表示從旋轉(zhuǎn)軸到質(zhì)點(diǎn)的位矢。

接下來(lái),我們對(duì)角動(dòng)量L進(jìn)行時(shí)間的導(dǎo)數(shù),即dL/dt。

由于速度v可以表示為位矢r關(guān)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù),即v = dr/dt,所以可以得到

dL/dt = m * (dr/dt) * r

再根據(jù)矢量積的求導(dǎo)公式,即(dA/dt) × B = d(A × B)/dt,我們可以將上式改寫為

dL/dt = m * (d(r × r)/dt)

由于r × r = 0,所以上式變?yōu)?/p>

dL/dt = 0

這說(shuō)明角動(dòng)量L關(guān)于時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)為零,即角動(dòng)量L是守恒的。

因此,我們得到了角動(dòng)量守恒定律公式:L = m * v * r。

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