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再讨论角动量守恒定律成立的条件
[楼主] 作者:马国梁  发表时间:2015/04/07 16:41
点击:2788次

 

2015-03-11  马老师 9:57:09

    因为我害怕记忆有误,故回到家我又特意查阅了一下《理论力学》。我感觉你的文章中有几处说法不妥。现指出供你参考。

1.【角动量不具有伽利略变换的不变性,合力矩也不具有伽利略变换的不变性,经典的角动量守恒定律也不具有伽利略变换的不变性】我的观点是:它们都具有伽利略变换的不变性。因为角动量的增量是一个常量,对其求导数的结果不变;力矩则不受速度的影响。

2.【由于非保守力力矩的方向始终与角动量的方向相反,因此非保守力矩只能减少质点的角动量的大小,不能改变角动量的方向】我的观点是:非保守力如果是内力,那么它就不能改变总角动量大小和方向;但如果它是外力,那么只要改变角动量大小,就可能改变总的角动量方向。因为总的角动量是三维合成的矢量。

3.【保守力力矩可以与角动量的方向相同,也可能相反,因此保守力力矩既能改变质点的角动量的大小,也能改变角动量的方向】我的观点是:保守力也有内外之分。你说的这种情况仅限于外保守力。

4.【如果质点受到非保守力的合力矩为0,质点对于某一点(或某轴)的角动量与角动量势可以相互转化,但是它们之和不变,并且对于不同的惯性系该守恒量相等. L(t)+ N(t)= L(t0)】我的观点是:角动量守恒定律的条件比机械能守恒定律要宽。机械能守恒定律不光要求系统封闭,还要求内部必须都是保守力;而角动量守恒定律则只要求是系统封闭就行了,内力不论保守不保守都可以。只是非保守力只能算成冲量矩,而保守力即可算成冲量矩,也可算成你的角动量势。这就像保守力即可算成功,也可算成势能一样。

角动量守恒定律的成立的确不可思议。动量守恒定律只是它的特殊情况。因为质点的曲率半径总是无穷大,所以它的轨迹成了直线。而在二体的椭圆轨道中,虽然两者的距离总是不停的变化,但竟能维持着角动量的守恒。太神奇了!

2015-03-11  李老师 10:40:12    

经典的角动量守恒定律不满足伽利略变换是没有争议的,我文章中关于匀速圆周运动的具体计算说明了这一点,下面我给您发送一片清华大学博士生导师,《大学物理》副主编高炳坤的一篇文章,您一看就明白了。

2015-03-11  马老师 11:26:58

"经典的角动量守恒定律不满足伽利略变换",我就不同意。角动量守恒定律在这个惯性系中成立,而换个惯性系就不成立了?各惯性系哪有这样不平等的?那么它在这个惯性系中又为什么成立呢?如果它是绝对静止的惯性系,那么爱因斯坦又何必建立相对论?岂不是多此一举?

连这个最起码的道理都将不过去,你那些证明岂不是空中楼阁?我不迷信权威。我只认真理的证明必须从基础开始。

高炳坤说的【显然动量守恒定律总是遵从相对性原理的,但角动量守恒定律与机械能守恒定律在一般情况下是不遵从相对性原理的】

【"孤立系统"这个条件,角动量守恒定律是遵从相对性原理的;对"孤立系统+非保守内力不做功"这个条件,机械能守恒定律是遵从相对性原理的】和我说的意思一致。

2015-03-11  李老师 13:58:01

什么是孤立系统?一个质点做匀速圆周运动,以圆心为参考点,角动量守恒;以相对于圆心匀速直线运动的小车为参照系,角动量不守恒,这是开放系统吗?

2015-03-11  马老师 18:02:48

一个质点做圆周运动当然是开放系统了,不然向心力从何而来?最起码必须两个质点相互缠绕着运转才能算是封闭系统。对于这样的系统来说,不论静止的参照系中还是在匀速运动的小车上观察,角动量都是守恒的。因为两质点的角动量变化可以相互抵消。不是么?

2015-03-11  李老师 20:11:13

   您考虑一下一个做自由落体运动的质点是开放系统吗?

2015-03-12  马老师 9:21:26

自由下落的质点肯定也是开放系统。封闭系统意味着和外界没了关系,不受外力作用,所以它将做匀速直线运动。

2015-03-12  李老师 9:30:55

在地面系看来自由下落的质点机械能守恒

2015-03-12  马老师 9:33:21

但动能不守恒。封闭系统的质心动能是守恒的。

2015-03-12  李老师 9:57:59

开放系统通过考察另外的物理量也可能守恒?

2015-03-12  马老师 10:01:22

不是。自由落体机械能守恒是默认质点与地球组成一个封闭系统。只是地球的自由落体运动不予考虑而已。

2015-03-12  李老师 10:16:29

如何理解外势能?

2015-03-12  马老师 10:18:36

保守力可以算成外力功,也看算成内势能。两者只能算一个。不存在外势能。

能是状态量,功是过程量。做功必然引起能态的变化。非保守力只有做功,而保守力则可以算成功,也可以算成势能。如果你愿意把外保守力做功看成外势能,似乎没何不妥。但如果引起混乱,那就最好抛弃它。

如果地球质量跟自由落体的质量悬殊不大,再算自由落体的外势能你感觉方便么?

 

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