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1700979083 以宏观物体为考察对象的质点系,角动量守恒式(4.8)是角动量定理的一个推论.物理学进一步研究发现,任何物质系统若是演变过程中M外恒为零,那么系统角动量必定守恒,这就是普遍的角动量守恒定律.于是,(4.8)式也可理解为这一普遍的守恒定律在经典力学系统中的表现,故仍可称为质点系角动量守恒定律.
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1700979085 非惯性系中同样可引入运动质点相对某参考点的角动量Li,其和构成质点系角动量L.非惯性系中质点除受真实的内力与外力,还有附加的惯性力.将各质点惯性力相对同一参考点的力矩之和记为M惯,非惯性系中质点系的角动量定理便是
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1700979090 例4 质量可略、长2l的跷跷板对称地架在高h<l的固定水平轴上,可无摩擦地转动.开始时板的左端着地,上面静坐着质量为m1的少年,板的右端静坐着质量为m2<m1的另一名少年,如图4-10所示.而后,左端的少年用脚蹬地,使两名少年在图平面上都获得顺时针方向角速度ω0,试用质点系角动量定理确定ω0至少为多大时,方可使右端少年着地.
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1700979095 图 4-10
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1700979097 解 系统运动状态如图4-11所示,θ是水平线朝跷跷板所在位置的顺时针转角,ω为转动角速度,设z轴垂直于图平面水平朝里.取转轴O点为参考点,外力中的转轴支持力力矩为零,两名少年受重力的力矩之和M沿z轴负方向,有
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1700979105 图 4-11
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1700979107 系统角动量L沿z轴正方向,有
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1700979112 由质点系角动量定理,得
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1700979117 积分
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1700979122 可得
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1700979127 此式与机械能守恒式一致.ω0的最小可取值为
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