刚体角动量与角动量守恒

   思路:刚体可看成是连续质元组成的一个特殊的质点系,欲求刚体的角动量,可先求各个质元的角动量,然后按矢量运算方法将所有质元的角动量矢量相加而得。


   刚体定轴转动的角动量

  为简单起见,现考察一均匀细棒绕固定轴OZ以角速度ω转动。 现将细棒分为许多质元,设第i个质元的质量为mi,当细棒转动时,此质元绕轴作半径为ri的圆周运动。它相对于O点的角动量可由质点角动量定义式给出:

        Li li×miVi

  li为O点到mi的矢径

  Vimi的线速度。

  由于Vi li

  故︱Li︱=miliVi,方向如图Li方向,那么,刚体对O点的总角动量为:

      L=Li=(Li×mivi)

  在讨论刚体定轴转动时, 刚体定轴转动对通过O点的Z轴的角动量 LZ,就是各质元对O点的角动量沿Z轴的分量LiZ 的和。

  LiZLicosθmilicosθVimiri   Vimili2ω 

  LZLiZ(miri2)ωJzω  

  Jz称为刚体对Z轴的转动惯量

  刚体定轴转动时对定轴的角动量 = 刚体对该轴的转动惯量 × 刚体对该轴转动角速度


思考:刚体定轴转动时对点的角动量与对轴的角动量两者关系如何?

例题:细杆定轴转动