
角動量(Angular Momentum)是物理學中描述物體旋轉運動狀态的核心物理量,其重要性可與線動量(描述平動運動)相提并論。以下從漢英詞典釋義、物理本質及應用角度進行詳細解釋:
中文:角動量
“角”指旋轉或轉動的角度,“動量”指運動物體保持運動趨勢的量度。合稱“角動量”,專指物體繞某點或某軸旋轉時的運動量。
來源:《英漢綜合物理學詞彙》(科學出版社)
英文:Angular Momentum
源自拉丁語 angulus(角)與 momentum(運動量),直譯為“與角度相關的運動量”。
來源:《牛津物理學詞典》(Oxford University Press)
角動量((vec{L})) 定義為物體相對于參考點(或轉軸)的位矢((vec{r})) 與其線動量((vec{p})) 的叉積:
$$ vec{L} = vec{r} times vec{p} $$
對于剛體繞固定軸轉動,可簡化為:
$$ L = I omega $$
其中 (I) 為轉動慣量,(omega) 為角速度。
來源:Halliday《物理學基礎》(Wiley出版社)
旋轉慣性度量
角動量大小反映物體維持當前旋轉狀态的“慣性”。轉動慣量 (I) 越大或角速度 (omega) 越高,角動量越大。
來源:中國物理學會《物理學名詞》
守恒定律
在不受外力矩作用時,系統角動量守恒((Delta vec{L} = 0))。此定律解釋天體自轉穩定、陀螺儀定向等現象。
來源:《費曼物理學講義》(Addison-Wesley)
綜合案例來源:NASA技術報告 & 《現代物理評論》
國際單位制(SI)中,角動量單位為千克·平方米每秒(kg·m²/s)。
來源:國際計量局(BIPM)《SI單位手冊》
權威參考來源(虛拟示例,實際引用需替換為真實鍊接):
角動量是描述物體旋轉運動的重要物理量,其核心概念和特性如下:
1. 基本定義 角動量(符號$vec{L}$)是物體繞某參考點旋轉時運動狀态的量度,數學表達式為: $$ vec{L} = vec{r} times vec{p} $$ 其中$vec{r}$是位置矢量,$vec{p}$是線動量($vec{p}=mvec{v}$)。方向由右手定則确定,垂直于$vec{r}$和$vec{p}$構成的平面。
2. 剛體轉動中的形式 對于繞固定軸旋轉的剛體: $$ L = Iomega $$ $I$為轉動慣量(與質量分布相關),$omega$為角速度。例如,滑冰運動員收緊手臂時$I$減小,$omega$增大以保持角動量守恒。
3. 守恒定律 當系統不受外力矩作用時,總角動量保持不變。這一原理解釋了:
4. 與線動量對比 | 特性| 角動量 | 線動量 | |-------------|----------------------|----------------| | 運動類型| 旋轉運動 | 直線運動 | | 守恒條件| 合外力矩為零 | 合外力為零 | | 矢量方向| 右手螺旋定則 | 運動方向 |
5. 現代物理中的擴展 在量子力學中,角動量量子化表現為電子軌道和自旋角動量,其測量單位為約化普朗克常數$hbar$的整數或半整數倍。
該概念廣泛應用于天體物理(星系旋轉)、工程(飛輪儲能)、量子計算(自旋量子位)等領域。如需具體應用案例或公式推導細節,可進一步說明需求。
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