角动量守恒定律是什么？公式有哪些？

角动量守恒定律是物理学中的一个重要定律，它在许多领域都有着广泛的应用。角动量守恒定律指出，在一个孤立系统中，物体的角动量保持不变。这里的孤立系统是指不受外力矩作用的系统。

角动量是描述物体转动状态的物理量。对于一个质点，其角动量定义为质点的位置矢量与动量的叉积。对于一个绕固定轴转动的刚体，其角动量等于刚体的转动惯量与角速度的乘积。

角动量守恒定律的公式

角动量守恒定律的数学表达式为：

当合外力矩为零时，系统的角动量守恒，即：

$\sum_{i} \vec{M}_{i}=0$，则$\vec{L}=恒量$

其中，$\vec{M}_{i}$表示第$i$个外力对系统的力矩，$\vec{L}$表示系统的角动量。

在具体问题中，我们可以根据系统的特点选择合适的角动量表达式。例如，对于一个绕固定轴转动的刚体，角动量可以表示为$L = I\omega$，其中$I$为刚体的转动惯量，$\omega$为角速度。当系统不受外力矩作用时，有$I_{1}\omega_{1}=I_{2}\omega_{2}$，这就是角动量守恒定律在刚体转动中的具体表达式。

角动量守恒定律的应用

角动量守恒定律在许多实际问题中都有着重要的应用。例如，在天体物理学中，行星的公转可以看作是角动量守恒的一个典型例子。行星在绕太阳公转的过程中，受到的外力矩近似为零，因此行星的角动量守恒。这就解释了为什么行星的轨道是椭圆形的，而不是其他形状。

在花样滑冰中，运动员通过改变自身的姿势来改变转动惯量，从而实现角速度的变化。当运动员将手臂和腿收拢时，转动惯量减小，角速度增大，从而可以做出快速的旋转动作。

在微观领域，角动量守恒定律也同样适用。例如，原子中的电子在绕原子核运动时，其角动量也是守恒的。

总之，角动量守恒定律是物理学中的一个基本定律，它不仅在理论上具有重要意义，而且在实际应用中也有着广泛的用途。通过对角动量守恒定律的研究和应用，我们可以更好地理解和解释自然界中的许多现象。

本文链接：http://www.yunluogu.com/content-20-55271-1.html