大学物理 第三章动量和角动量教案(2007)(8)

2018-11-23 20:47

累积

力矩在dt时间内的微冲量矩

为:

M外dt

力矩在t1~t2过程中的冲量矩为:

?t2t1M外dt

三. 质点的角动量定理 1.角动量定理的微分形式

设质量为m的质点对参考点的矢径

为r,受的力为F,显然r也是力F对0点的矢径。

质点角动量对时间的变化率:

36

dLd?(r?P)dtdtdrdP??P?r?dtdt?v?P?r?F外?r?F外

(第一项V与动量P=mv同方向,二者矢积等于零) 由 M外?r?F外,得:

M外dL?

dt(3-15)

即质点受到的合外力矩等于质点角动量对时间的变化率。 或:

dL?M外dt

—— 角动

量定理的微分形式

37

2.角动量定理的积分形式

?t2t1M外dt??L2L1dL?L2?L1

(3-16)

—— 角动量定理的积分形式 在一个过程中,质点受合外力矩的冲量矩等于质点角动量增量。 ?L?L2?L1——t1到t2时间内质点角动量的增量

注意:力矩与角动量必须对同一参考点。

---------------------------------------------------------------

例3.7 已知地球的质量 m =

24

6.0?10kg,地球与太阳的中心距离

11

r =1.5?10m,

若近似认为地球绕太阳作匀速率圆

38

周运动,v = 3?10m/s,

求:地球对太阳中心的角动量。

L v 4

O r m 解 作示意图如图,O点为太阳中心,

地球对太阳中心的角动量为:

L?r?mv

因为r与v垂直,???2,

故角动量的大小为

39

L?r?mv?sin?211244?1.5?10?6.0?10?3?10?2.7?10kg?m/s402?rmv

(在图示情况下L垂直于r、v构成的平面,方向向上) 可见: 对于做圆周运动的质点,由于矢径r与速度v时时都彼此垂直,故质点对圆

心O的角动量的大小L = mrv。如果是做匀速率圆周运动,角动量的大小是一常量。

例3.8 一质点以速度v沿l方向作直线运动,求质点对直线外一点O的角动量。

已知质点质量m,O点到直线的垂直距离为d。

40


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