Zasada zachowania momentu pędu – jedna z zasad zachowania w mechanice.

Treść zasady:

Dla dowolnego izolowanego układu punktów materialnych całkowita suma ich momentów pędu jest stała.

W przypadku bryły sztywnej zasadę tę można sformułować następująco:

Moment pędu bryły pozostaje stały, gdy nie działa na nią żaden moment siły zewnętrznej.

co można zapisać wzorem

lub

przy czym wzór ten można traktować jako szczególny przypadek równania wyrażającego zależność momentu pędu od momentu siły

Konsekwencje

Z zasady zachowania momentu pędu i definicji momentu pędu

(przykład definicji momentu pędu dla ustalonej osi) wynika, że prędkość kątowa rośnie, gdy maleje moment bezwładności

Jedną z konsekwencji zasady zachowania momentu pędu są znaczne prędkości kątowe gwiazd neutronowych, dochodzące do kilkuset obrotów na minutę (pulsary milisekundowe) uzyskiwane na skutek kolapsu grawitacyjnego i zmniejszenia momentu bezwładności.

Dowód poprawności

Zasada zachowania momentu pędu wynika z niezmienności hamiltonianu względem obrotów w przestrzeni.

Moment pędu układu cząstek można zapisać

Różniczkując po czasie powyższe wyrażenie, otrzymujemy

Ponieważ iloczyn wektorowy oraz to pozostaje tylko obliczyć iloczyn

W tym celu rozbijemy siłę działającą na każdą cząstkę na składową pochodzącą z oddziaływań z innymi cząstkami (człony ) oraz składową pochodzącą z zewnątrz układu

Ponieważ

to

a dla każdej siły

występuje siła

Stąd suma wszystkich momentów sił oddziaływania jest równa 0.

Zatem

Jeżeli układ jest odosobniony, to

czyli

Zobacz też

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.