角动量守恒计算器
输入转动惯量与角速度的初末状态,按角动量守恒 I₁ω₁=I₂ω₂ 求末态角速度,用于旋转系统(如滑冰、陀螺)分析。
Angular Momentum Conservation
📐 计算公式
角动量守恒:L = I1*w1 = I2*w2,即转动惯量与角速度之积守恒;转动惯量减小则角速度按反比增大,w2 = I1*w1/I2;转动动能 Ek = 0.5*I*w^2,收紧半径时动能增大,差额来自内力做功。
Conserve angular momentum as the moment of inertia changes — compute the new angular velocity of a figure skater, collapsing system, or any spinning body when its mass distribution is altered.
📌 计算说明
- I₁ω₁ = I₂ω₂。
- I:2→1,ω₁=10 → ω₂=20。
📚 深度解析:由初态求末态角速度
💡 常见使用场景
- 收臂加速:录入四肢展开与收拢的转动惯量及初转速,求收拢后转速(如花样滑冰)。
- 天体坍缩:对中子星/恒星坍缩录入初末转动惯量,估算自转加快倍数。
- 教学演示:演示 I 减小时 ω 反比增大,验证守恒关系。
使用示例
示例:I₁=4、ω₁=2 rad/s,收拢后 I₂=1,则 ω₂=I₁ω₁/I₂=8 rad/s,转速变为 4 倍。
❓ 常见问题(FAQ)
- 守恒条件是什么?
- 系统所受合外力矩为零时成立;若有显著摩擦或外力矩则不适用。结果按标准力学公式实时计算,供物理学习、作业演算与工程估算参考;涉及安全或实际工程请以专业规范与实测数据为准。
- 和能量守恒冲突吗?
- 不冲突;角动量守恒成立时转动动能常因 I 变化而改变(动能来自内力做功)。结果按标准力学公式实时计算,供物理学习、作业演算与工程估算参考;涉及安全或实际工程请以专业规范与实测数据为准。
- 单位要统一吗?
- I 用 kg·m²、ω 用 rad/s 即可,结果 ω 为 rad/s,注意 rad 无量纲。结果按标准力学公式实时计算,供物理学习、作业演算与工程估算参考;涉及安全或实际工程请以专业规范与实测数据为准。