探索角動量守恒理論
2.角動量守恒定理
從粒子系統的角動量定律
d/dtΣ(r×mv)=Σr×F
當Σr×F=0時,Σ(r×mv)=常數
即當外力矩矢量和為零時,系統弱冠動量守恒,這就是質點系統角動量守恒原理。 因此,應用粒子系統角動量守恒原理的充分必要條件是粒子系統所受的外力與某一中心的外力矩的矢量和等于0。
應用角動量守恒定律時,應注意以下幾點:
(1)當角動量守恒時,機械能可以不守恒,此時可以允許機械能與非機械能之間的轉換;
(2)外力矩矢量和為零,不要求外力作用相互抵消。 此時ΣF 可能不等于0,即動量可能不守恒;
(3) 當到某一點的外力矩矢量之和不等于0,但繞某一軸的外力矩投影代數和為零時,繞該軸的角動量投影守恒。 這是普通數學教學中常見的繞定軸角動量守恒定律。 注意,此時弱冠的動量向量可能不守恒;
(4) 扭矩和角動量均相對于慣性系中的固定參考點。 選擇的參考點不同動量定理轉換參考系,力矩和角動量的大小和方向也不同;
(5) 實際問題中,有時不能嚴格成立Σr×=0,但如果外力的沖量力矩遠大于內力的沖量力矩,則可以近似應用角動量守恒;

(6) 角動量守恒定律也適用于剛體參考系。
在以牛頓定理為基礎的經典熱力學體系中動量定理轉換參考系,熱學中的三大守恒定理都可以由牛頓定理推導出來。 而且,從歷史發展的角度來看,在牛頓熱力系統完善之前,這一守恒理論的相關概念就已經在實踐中逐漸產生和發展,并多年來擁有廣泛的實驗基礎。 現代科學實驗還表明:動量守恒定律和角動量守恒定律完全適用于微觀粒子和高速運動物體領域。 實驗總結出的化學一般規律不再被視為牛頓定理的結論。
參考:
[1] 劉克哲. 普通化學[M]. 上海:高等教育出版社,2002。
[2] 朱慶. 質心旋轉問題[J]. 佛山大學學報,2004,(3)。
[3]朱俊芳. 運動守恒量守恒算法與牛頓核殼模型動力學研究[D]. 廣州:廣州大學,2007。
