キックスタンドなしで自転車に乗ろうとしてバランスを保とうとすると、ほぼ確実に転んでしまいます。ただし、ペダリングを開始すると、これらの車輪の角運動量が増加します。変化に抵抗するようになり、バランスがとりやすくなります。
回転物体の角運動量は、慣性モーメントと回転角度の積によって与えられる回転物体の属性として定義されます。これは、慣性モーメントと回転する物体 (または運動中の物体) の角速度の積として定義される回転体の特性です。これはベクトル量です。つまり、大きさに加えて方向もここで考慮されます。
スケーターが腕と脚を回転の垂直軸に近づけたときの角加速度は、角運動量の保存によって説明されます。これは下の図に示されています。体の質量の一部を軸に近づけることで、体の慣性モーメントを減らすことができます。角運動量が一定に保たれる (保存される) ためには、スケーターの角速度 (回転速度) が上昇する必要があります。これは、角運動量が慣性モーメントと角速度の組み合わせであるためです。小さな星 (白色矮星、中性子星、ブラック ホールなど) が、はるかに大きくてゆっくり回転する星から生成されると、同じメカニズムにより、コンパクトな星 (白色矮星、中性子星、ブラック ホールなど) の非常に速いスピンが発生します。 ）。オブジェクトのサイズが n 分の 1 に縮小されると、サイズが縮小された結果、オブジェクトの角速度は n2 倍になります。
保存は必ずしもシステムのダイナミクスを完全に説明するものではありませんが、システムの動作に対する重大な制限です。コマに重力トルクがかかると、こまが傾いて、章動軸の周りの角運動量が変化するとします。ただし、回転接触点での摩擦を無視すると、コマは回転軸の周りの角運動量と歳差運動軸の周りの別の角運動量を保存しています。それとは別に、すべての惑星系では、惑星、恒星、彗星、および小惑星はすべて、さまざまな洗練された方法で移動できますが、系の全角運動量が一定に保たれている場合に限られます.
角運動量保存則
私たちが現在研究しているのは角運動量の保存量です。文字 L は、最も単純な形で角運動量を表します。正味の外力が存在しない場合、正味の外力がない場合に線形運動量が保存されるのと同じように、正味の外力がない場合、角運動量は一定または保存されます。
点の周りを動いているものには角運動量があることを覚えておくことが重要です。すべての実験的証拠は、私たちの宇宙の角運動量が厳密に保存されていることを示しているため、重要な物理量です。角運動量の量は、図に示すように、小さな質量がはるかに大きな質量の周りで均一な円運動を実行するという単純な状況で単純な形状を想定します (質量の中心の影響を無視できるように)。隣の図に示すように、このシナリオでの角運動量の大きさは L =mvr です。ここで、L は角運動量を表し、m は小さな物体の質量を表し、v はその速度の大きさを表し、r は距離を表します。考慮される 2 つのオブジェクトの間。
角運動量保存の意味
アイススケーターが腕を前に出しながら、スケートの先端で回転しています。彼女に作用する正味のトルクが無視できるという事実により、彼女の角運動量は保存されます。彼女が腕を引き寄せると、スピンの速度が劇的に増加し、次の画像で慣性モーメントが大幅に減少します。努力の結果、彼女は腕を引き寄せるのに費やし、回転運動エネルギーを得る.
向きを保持するために、ジャイロスコープは角運動量の概念を利用します。このゲームでは、糸車によって 3 つの自由度が提供されます。高速で回転した後、その向きにロックされ、回転が停止するまでその向きから離れません。これは、宇宙船の姿勢が制御下に維持されなければならない重要な要素である宇宙アプリケーションで特に有益です。
軌道の慣性モーメントを減少させる何かの結果として、スピンの速度を増加させるオブジェクトの追加の例が多数あります。竜巻がその例です。竜巻を発生させるストーム システムは、接近するにつれてゆっくりと回転します。竜巻の角速度は、狭い地理的領域でも回転半径が狭くなると増加し、場合によっては竜巻の猛威のレベルに達することがあります。別の例は地球です。私たちの惑星は、ガスと塵の巨大な雲から形成されたと考えられており、その回転は、さらに大きな雲の乱流によって引き起こされました。重力に反応して雲が収縮し、その結果として自転速度が増加しました。人間の動きの場合、足が地面を押すときなど、体が環境と相互作用するときに角運動量が保持されるとは予想できません。宇宙飛行士が国際宇宙ステーションに乗って宇宙に浮かんでいる間に静止している場合、宇宙船の内部に関して角運動量はありません。彼らが船の端から自分自身を押し出さない限り、彼らがどれだけねじれたり曲がったりしても違いはありません.
結論
角運動量は線形運動量の回転類似物であり、記号 l で表されます。回転運動では、2 つのベクトルの外積は、物体が形成する角度の正弦を乗じた大きさの積であり、直線運動での 2 つのベクトルの外積は、それらの大きさに物体の正弦を乗じた積です。それらの間の角度; 2 つのベクトルの外積の大きさは、それらの大きさにそれらの間の角度のサインを掛けた積に常に等しくなります。
