Момент імпульсу: специфічні особливості механіки твердого тіла

Момент імпульсу: специфічні особливості механіки твердого тіла

Момент імпульсу відноситься до фундаментальних, основоположних законів природи. Він безпосередньо пов'язаний з властивостями симетрії простору фізичного світу, в якому ми всі живемо. Завдяки закону свого збереження, момент імпульсу визначає звичні для нас фізичні закони переміщення матеріальних тіл у просторі. Даною величиною характеризується кількість поступального або обертального руху.


Момент імпульсу, також званий "" кінетичним "", "" кутовим "" і "орбітальним" ", є важливою характеристикою, залежною від маси матеріального тіла, особливостей її розподілу щодо уявної осі поводження і швидкості переміщення. Тут слід уточнити, що в механіці обертання має більш широке трактування. Навіть прямолінійний рух повз якусь довільно лежить у просторі точки можна вважати обертальним, приймаючи її за уявну вісь.


Момент імпульсу і закони його збереження були сформульовані Рене Декартом стосовно поступально рухомої системи матеріальних точок. Правда, про збереження руху обертального типу він не згадував. Лише століття потому Леонардом Ейлером, а потім іншим швейцарським вченим, фізиком і математиком Данилом Бернуллі при вивченні обертання матеріальної системи навколо нерухомої центральної осі був зроблений висновок, що і для такого виду переміщення в просторі діє цей закон.

Подальші дослідження повністю підтвердили, що при відсутності зовнішнього впливу сума твору маси всіх точок на загальну швидкість системи і відстані до центру обертання залишається незмінною. Дещо пізніше французьким вченим Патріком Дарсі ці доданки були виражені через площі, що замітаються радіус-векторами елементарних частинок за однаковий період часу. Це дозволило пов'язати момент імпульсу матеріальної точки з деякими відомими постулатами небесної механіки і, зокрема, з найважливішим положенням про рух планет Йоганна Кеплера.

Момент імпульсу твердого тіла - третя динамічна змінна, до якої застосовні положення фундаментального закону збереження. Він говорить про те, що незалежно від характеру і виду руху при відсутності зовнішнього впливу дана величина в ізольованій матеріальній системі завжди буде залишатися незмінною. Цей фізичний показник може зазнати будь-яких змін тільки в разі наявності ненульового моменту впливових сил.

З цього закону також випливає, що якщо М = 0, будь-яка зміна відстані між тілом (системою матеріальних точок) і центральною віссю обертання неодмінно викличе збільшення або зменшення швидкості його обігу навколо центру. Наприклад, гімнастка, яка виконує сальто, щоб виробити в повітрі кілька обертів, спочатку згортає своє тіло в клубок. А балерини або фігуристки, обертаючись в піруеті, розводять руки в сторони, якщо хочуть уповільнити рух, і, навпаки, притискають їх до корпусу, коли намагаються кружляти з більшою швидкістю. Таким чином, у спорті та мистецтві використовуються фундаментальні закони природи.

Image

Publish modules to the "offcanvas" position.