西交《普通物理》第二部分

发布时间:2024-04-21 10:04:00浏览次数:6
西交《普通物理》第二部分 力学中动量守恒定律与角动量守恒定律的适用范围一、动量守恒定律如果质点系所受外力的矢量和为零,由质点系动量定理的微分形式得到:当外力的矢量和为零时,质点系的总动量不随时间变化。这就是动量守恒定律。所需质点系动量守恒的必要充分条件,就是这个质点系所受外力的矢量和为零。在应用动量守恒定律时,应注意以下几点:① 在理解动量守恒定律时,一定要注意动量的矢量性。我们所说的质点系的总动量,是指系统中所有质点动量的矢量和。② 在一些具体问题中,合外力等于零很难满足,但若系统中质点间的相互作用内力比它们所受的外力大得多,也可以足够好地应用动量守恒定律。例如在打击或碰撞问题中,相互作用的两个物体均受重力,但由于相互碰撞的内力远大于外力,此时动量守恒定律可近似成立。在这类问题中,应确认外力与内力的数量级,当它们属同一数量级时,不能忽视外力的作用。③ 对某一系统,外力的和不为零,但在某一方向上外力的投影的代数和为零,在这一方向上质点系动量的分量保持恒定,即动量守恒。④ 当系统是刚体时,所有外力的作用相当于一个合力及一个合力矩,只要合力等于零,即使合力矩不等于零,动量守恒定律仍成立。二、角动量守恒定律在应用角动量守恒定律时,应注意以下几点:① 角动量守恒时,机械能未必守恒,此时可以允许有机械能与非机械能的转换。② 外力矩的矢量和为零,并不要求外力的作用相互抵消,此时动量未必守恒。③ 当对某点的外力矩矢量和不等于零,但绕某轴的外力矩投影的代数和为零时,绕这轴的角动量投影守恒。这是在普通物理中所常见的对定轴的角动量守恒定律。注意此时总角动量矢量未必守恒。④ 力矩和角动量都是对惯性系内某一固定参考点而言的,所选取的参考点不同,力矩和角动量的大小、方向也不同。⑤ 在实际问题中,有时合外力等于零不能严格成立,但若外力的冲量矩远小于内力的冲量矩时,角动量守恒定律可以近似地适用。动量守恒定律在质心参考系中同样适用。在以牛顿定律为基础的经典力学体系中,力学中的三条守恒定律可以由牛顿定律推导出来。但是,从历史发展上看,在牛顿力学体系建立之前,这些守恒定律的有关概念已在实践中逐步形成和发展,有长期的广泛的实验基础。现代科学实验也表明:动量守恒定律、角动量守恒定律完全适用于微观粒子、高速运动物体的领域,这些守恒定律的适用范围比牛顿定律更广泛,所以,这些守恒定律应该看作是从实验中总结出来的物理学中的普遍规律,不再把它们看作是牛顿定律的推论了。 
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