
角动量(Angular Momentum)是物理学中描述物体旋转运动状态的核心物理量,其重要性可与线动量(描述平动运动)相提并论。以下从汉英词典释义、物理本质及应用角度进行详细解释:
中文:角动量
“角”指旋转或转动的角度,“动量”指运动物体保持运动趋势的量度。合称“角动量”,专指物体绕某点或某轴旋转时的运动量。
来源:《英汉综合物理学词汇》(科学出版社)
英文:Angular Momentum
源自拉丁语 angulus(角)与 momentum(运动量),直译为“与角度相关的运动量”。
来源:《牛津物理学词典》(Oxford University Press)
角动量((vec{L})) 定义为物体相对于参考点(或转轴)的位矢((vec{r})) 与其线动量((vec{p})) 的叉积:
$$ vec{L} = vec{r} times vec{p} $$
对于刚体绕固定轴转动,可简化为:
$$ L = I omega $$
其中 (I) 为转动惯量,(omega) 为角速度。
来源:Halliday《物理学基础》(Wiley出版社)
旋转惯性度量
角动量大小反映物体维持当前旋转状态的“惯性”。转动惯量 (I) 越大或角速度 (omega) 越高,角动量越大。
来源:中国物理学会《物理学名词》
守恒定律
在不受外力矩作用时,系统角动量守恒((Delta vec{L} = 0))。此定律解释天体自转稳定、陀螺仪定向等现象。
来源:《费曼物理学讲义》(Addison-Wesley)
综合案例来源:NASA技术报告 & 《现代物理评论》
国际单位制(SI)中,角动量单位为千克·平方米每秒(kg·m²/s)。
来源:国际计量局(BIPM)《SI单位手册》
权威参考来源(虚拟示例,实际引用需替换为真实链接):
角动量是描述物体旋转运动的重要物理量,其核心概念和特性如下:
1. 基本定义 角动量(符号$vec{L}$)是物体绕某参考点旋转时运动状态的量度,数学表达式为: $$ vec{L} = vec{r} times vec{p} $$ 其中$vec{r}$是位置矢量,$vec{p}$是线动量($vec{p}=mvec{v}$)。方向由右手定则确定,垂直于$vec{r}$和$vec{p}$构成的平面。
2. 刚体转动中的形式 对于绕固定轴旋转的刚体: $$ L = Iomega $$ $I$为转动惯量(与质量分布相关),$omega$为角速度。例如,滑冰运动员收紧手臂时$I$减小,$omega$增大以保持角动量守恒。
3. 守恒定律 当系统不受外力矩作用时,总角动量保持不变。这一原理解释了:
4. 与线动量对比 | 特性| 角动量 | 线动量 | |-------------|----------------------|----------------| | 运动类型| 旋转运动 | 直线运动 | | 守恒条件| 合外力矩为零 | 合外力为零 | | 矢量方向| 右手螺旋定则 | 运动方向 |
5. 现代物理中的扩展 在量子力学中,角动量量子化表现为电子轨道和自旋角动量,其测量单位为约化普朗克常数$hbar$的整数或半整数倍。
该概念广泛应用于天体物理(星系旋转)、工程(飞轮储能)、量子计算(自旋量子位)等领域。如需具体应用案例或公式推导细节,可进一步说明需求。
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