Главная > МЕХАНИКА И ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (Матвеев А. Н.)
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

Формулировка закона. Этот закон, так же как и закон сохранения импульса, справедлив лишь для изолированных систем. Для них момент внешних сил М равен нулю и уравнение моментов (22.4) принимает вид
\[
\frac{d \mathrm{~N}}{d t}=0 \text {. }
\]

Интегрируя это уравнение, получаем

Это равенство выражает закон сох ранения момента импульса: момент импульса изолированной системы не изменяется при любых процессах, происходящих внутри системы.

Закон сохранения для отдельных компонент. Может случиться, что система не является полностью изолированной, но в некотором направлении, например вдоль оси $z$, компонента момента сил равна нулю. Тогда уравнение моментов (23.5) запишется в компонентах следующим образом:
\[
\frac{d N_{x}}{d t}=M_{x}, \frac{d N_{y}}{d t}=M_{y}, \frac{d N_{z}}{d t}=0 .
\]

Следовательно, систему можно считать изолированной лишь в отношении $z$-й компоненты момента импульса:
\[
N_{z}=\text { const. }
\]

Поэтому закон сохранения момента импульса, так же как и импульса, можно применять не только к полностью изолированным системам, но и к частично изолированным.

О применениях. Примеры применения закона для решения конкретных задач приведены в последующих главах. Здесь же проиллюстрируем его эффективность лишь на одном примере.

Через закрепленную жестко трубу продета нить, на конце которой подвешено тело массы $m$, могущее вращаться по окруяности вокруг оси вращения, совпадающей с осью трубы (рис. 47). Пусть в начальный момент тело движется по окружности радиуса $r_{1}$ со скоростью $v_{1}$. Затем к нити прилагается сила $F$, в результате чего тело массы $m$ начинает двигаться по спирали с уменьшающимся радиусом и переменной скоростью. В конце процесса тело движется по окружности заданного радиуса $r_{2}$. Требуется определить скорость $v_{2}$ тела.
Если решать эту задачу с помощью уравнений цвижения, то она оказывается довольно сложной. При двияении по спирали сила, действующая вдоль радиуса, направлена под углом к скорости, вследствие чего скорость будет увеличиваться. Имея соответствующие данные, мокно рассчитать изменение скорости и найти скорость $v_{2}$. Однако значительно проще решить задачу с помощью закона сохранения момента импульса. Сила, действующая на массу $m$, всегда направлена вдоль радиуса, поэтому ее момент (22.2) равен нулю. Следовательно, момент импульса сохраняется. В данном случае в исходной ситуации момент импульса $\mathrm{N}$ направлен параллельно оси вращения и равен $r_{1} m v_{1}$. $\mathrm{B}$ конечной ситуации он должен иметь такое же значение, т. е. $r_{1} m v_{1}=r_{2} m v_{2}$. Отсюда находим скорость тела: $v_{2}=$ $=r_{1} v_{1} / r_{2}$.

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru