Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

This content is Free Access.

Japanese
 

角運動量

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

A 回転体が角運動量の性質と角運動量保存則は回転の原動力の問題を解決する中心。

このコレクションの別のビデオで説明しているオブジェクトの直線的運動量は変わりません、純外力が適用されるまで、 Δpが 0 であります。

保全と同じ原理は、文字Lで示される角運動量に適用されます。だからΔLはゼロでも純外部トルクが適用されるまでです。

ここでは、我々 はまず角運動量とどのようにそれがショーのコンセプトを説明別の例を使用して保存されています。その後、ビデオ回転棒の角運動量のラボ実験を含む計測デモンストレーションを行います。

角運動量を理解し、軸の回転運動を受けている文字列に接続されているボールを考えてみましょう。このボールの角運動量の大きさ 'L' r円の半径は、 p、並進の運動量であります。今pは質量倍の速度、速度と接線速度があります。接線速度、角速度 'ω' rを回します。角運動量の方向は右手の法則によって与えられます。回転の方向に右手の指をカールする場合、系の角運動量の方向の拡張の親指がポイントします。

この式と角運動量保存の法則に基づき、我々 はネット外部トルクがない場合は、 ω rは減る場合増加し、 ωを減らす場合はrが増加を予測できます。

角運動量保存のこの原則は、フィギュア スケートで明らかです。スケーターを腕回転 1 つの速度で、しかし、できるだけ早く彼らは大幅に、回転速度を上げる彼らの腕をもたらします。

今では角運動量保存の法則については、物理学研究室で行動してみましょう。最初のデモでは、自由に回転でき、腕の長さで 2 つの重みを差し出す椅子に座る。椅子をスピンを別の人に依頼します。、回転中の重みを胸に近づけると回転椅子の数の増加がわかります。

同様回転氷のスケーター重みは、身体から開催されたとき椅子に人が比較的大きいrのための高慣性モーメント。システムの慣性を低減、体に近い重みをもたらす、角運動量保存のため回転数を増やします。

2 番目のデモでは、再び自由に回転でき、ハンドルで自転車の車輪を保持するので、その軸が垂直椅子に腰掛けます。反時計回りに、椅子を静止した保つホイールをスピンします。右手の法則により車輪の角運動量ベクトルの方向は垂直、上向きです。

それが時計回りに回転して軸が垂直になったら、ホイールを反転します。今すぐその角運動量のポイント ダウン。椅子スピン応答をどのように注意してください。

自転車の車輪、それと椅子を持っている人は、複数のオブジェクトのシステムを構成します。単独でのホイールを回転すると、このシステムは特定の合計角運動をいます。ホイールを保持している人は、それを裏返しにトルクを適用、システム内でこのトルクの発生元、純外部トルクはゼロ。

ない外部の負荷トルクと角運動量は保存されている、変更されませんを意味します。ホイールを反転角運動量の方向を反転させます。保存されているシステムの角運動量の合計量を維持するために人と椅子がスピン、結合角運動量ベクトルに反対する車輪のように。

その結果、人と椅子と反転したホイールの合計の角運動量必要があります絶対値が同じ、元の位置に車輪の角運動量と同じ方向にあります。

次に、回転棒の角運動量の測定実験を見てみましょう。このため、落下重量は車軸に巻いた文字列を取得します。結果として得られるトルクの大きさは、車軸の半径回文字列のテンションです。このトルクは回転車軸、それに接続されているロッドの回転加速度を発生します。棒の慣性モーメントは質量MとLの長さから計算できます。

スピニングロッドの角加速度はこのトルク棒の慣性モーメントで割った値に等しいです。この情報は、いつでもでも、方程式から回転運動の角速度を計算することが可能です。

最後に、ロッドの慣性モーメントと角速度を使って、回転棒の角運動量で決定されます 2 つのポイント: 重みが途中で落ちているときとその旅行の終わりに達したとき。

実験を始める前にロッドの長さと質量を測定し、その慣性モーメントを計算します。メートルの棒を使用して、重量の下り旅行の中間点を決定します。垂直ビームにテープでこの点をマークします。200 グラムを文字列の末尾に付けるし、重量が上に達するまでそれを風します。

重量を解放し、中間点に到達する時間の量と底に到達する時間の量を測定します。結果を記録します。これを 3 回行い平均値を使用して、両方の点で角運動量を計算します。

文字列の 500 グラムを重量を増加させます。4 回の手順を実行し、結果を記録します。1000 グラムに体重を増やして、手順を繰り返し、結果を記録します。

落下の重量の増加、トルク、回転棒の軸の角加速度は比例して増加する必要があります。理論上は、任意の時点で角速度および角運動量はこのトルクと比例して増加する必要がありますに。

体重が落ちていた指定された距離で回転棒の角運動量は重量の質量の二乗根に比例されて必要があります。実験は、500 グラムの重量と角運動量が確かに約 1.6- または 5/2-時間の平方根 200 グラムの重量のもの。同様に、1000 グラムの重量と運動量が約 1.4- または 500 グラムの重量の 2 倍の正の平方根。

さらに、所定の重量、トルクと角加速する必要があります定数。この条件下で回転ロッドの角速度は重さが下がる距離の平方根に比例して増加する必要があります。最終的な距離はとても最後の角運動量は 1.4 半分ウェイ ポイントまでの距離 2 倍- または 2 回途中で角運動量の正の平方根。

この実験の結果は理論を用いた同意し、トルクと角運動量の関係を確認します。

角運動量は回転物体の重要なプロパティで、その効果は多くの機械装置や日々 の活動の中核であります。

自転車でバランスやすくそれが動いているに気づいたが必要です。その理由は、角運動量です。車輪が動き、フレームに垂直な方向の角運動量の一部の金額が表示されます。大きいほど大きい角運動量は、運動量の変更に必要なトルクと、したがってそれはバイクを転倒しにくい。

角運動量保存則を使用して別のシステムは、2 つのローターを持つヘリコプターです。フロントのローターが時計回りの方向にブレードを回転させるこことテイル ローター回転反時計回りの方向にブレード。これらの回転は、2 つ反対角運動量、... お互いを相殺するシステム全体の角運動量の保存の結果します。これは、コントロールのうちの回転からヘリコプターを防ぐものです。

角運動量のゼウスの概要を見てきただけ。今どのような角運動量は、どのようにそれは、さまざまなシステムの保存されている、回転物体の挙動に与える影響を理解する必要があります。いつも見てくれてありがとう!

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter