2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Пусть ось, относительно которой будем считать момент импульс
Сообщение10.02.2011, 20:51 
Заморожен


10/11/08
303
Челябинск
Есть колесо массой $m$ и радиуса $R$. Колесо вращается с угловой скоростью $\omega$. Интересует вопрос: Зависит ли полный момент импульса колеса от оси относительно которой рассматривается движение колеса. Оси рассматриваются только перпендикулярные плоскости колеса.

Проверьте пожалуйста мое решение.
Я решаю так:
Пусть ось, относительно которой будем считать момент импульса отстоит от центра колеса на расстоянии $d$.
Введем систему координат. Ось $z$ направим вдоль оси, а ось $x$ будет в плоскости колеса и проходит через его центр.
Параметрическое уравнение окружности (колеса):
$x=d+R\cos (\omega t)$,
$y=R\sin(\omega t)$.
Единичный вектор касательной к окружности:
$\vec\tau=\frac{\frac{d\vec r}{dt}}{|\frac{d\vec r}{dt}|}=-\sin(\omega t)\vec i +\cos(\omega t)\vec j$.
$d\vec p=\vec v dm=\vec v\frac{m}{2\pi R}dl=R\omega \vec\tau\frac{m}{2\pi R}dl=\frac{\omega m}{2\pi}\vec\tau dl$,
$[\vec r, d\vec p]=(\frac{\omega m}{2\pi}\cos(\frac{l}{R})(d+R\cos(\frac{l}{R}))dl+\frac{\omega m}{2\pi}\sin(\frac{l}{R})R\sin(\frac{l}{R})dl)\vec k=$
$=(\frac{\omega md}{2\pi}\cos(\frac{l}{R})dl+\frac{\omega mR}{2\pi}dl)\vec k$.
$\int [\vec r, d\vec p]=[\frac{\omega mR}{2\pi}\int\limits_{0}^{2\pi R}\cos(\frac{l}{R})dl+\frac{\omega mR}{2\pi}\int\limits_{0}^{2\pi R}dl]\vec k=[\omega mR^2]\vec k$.
В итоге:
$L=\omega mR^2$.
То есть получается, что момент импульса системы не изменится, если мы передвинем ось поступательно.
PS. Да, кстати, здесь принципиально что колесо имеет осевую симметрию и то, что оно переходит само в себя при вращении.

 Профиль  
                  
 
 Re: Пусть ось, относительно которой будем считать момент импульс
Сообщение10.02.2011, 21:06 
Заслуженный участник


04/03/09
915
Угу, причем это справедливо для любого тела в системе отсчета центра масс. Форма тела не важна.
$\vec{L} = \int \left[ \vec{r} \times \vec{v}\right] dm = \int \left[\left( \vec{r_1}+ \vec{d}\right) \times \vec{v}\right] dm = \int \left[ \vec{r_1} \times \vec{v}\right] dm  + \left[ \vec{d} \times \left(\int\vec{v}dm\right)\right]   = \vec{L_1}+\left[ \vec{d} \times \vec{p}\right] = \vec{L_1}$, т.к. в системе центра масс импульс равен 0.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 2 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group