为什么平衡移动的自行车更容易?|科华体会英超联学事实

角动量守恒的&纺车的常数方向

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角动量是一个矢量,所以角动量守恒倾向于保持方向和一个旋转的车轮的角速度恒定。

任何自行车骑手知道它更容易保持自行车平衡移动时比自行车时不动。为什么?关键是角动量守恒角动量的矢量性质。

物理学家测量旋转运动的旋转物体的角动量。自旋角动量包括速度,叫做角速度。对象的旋转角速度越大,其角动量就越大。

对于线性运动,物理学家们定义的势头,p一个对象作为它的质量,米,乘以它的速度,v:

p=米v(大胆的变量表示向量)

物理学家们定义了角动量,l类似地,随着惯性矩,我,乘以角速度,ω:

l=我ω

其他数量决定了物体的角动量是其惯性矩。在转动,转动惯量的类比是质量。一个旋转物体的转动惯量取决于物体的质量和质量的转动轴的距离。一个更大规模的旋转对象将有较大的惯性矩。如果质量是远离轴心旋转,旋转的对象也会有较大的惯性矩。

一个旋转物体的角动量是其转动惯量乘以角速度。

角动量守恒定律指出,如果一个旋转对象,或系统的对象,没有外部扭矩,那么它的总角动量保持不变。在物理学的说法,角动量守恒。

像势头,角动量是一个矢量。一个向量是一个数量,包括数量(物理学家称之为级)和数量的方向。向量的方向很重要。改变矢量的大小和方向变化的数量。因此,改变角动量矢量的方向改变了角动量,正如改变转动惯量或角速度。

像其他旋转向量,角动量的矢量方向平行于旋转轴。根据右手定则,弯曲的右手的手指指向的方向旋转使垂直右拇指点的方向的角动量矢量沿转动轴。

根据角动量守恒,任何对象或系统的角动量的对象没有外部扭矩是守恒的。对旋转物体的总角动量保持不变方向,以及角动量的大小,必须保持不变。

骑自行车时,车轮旋转的角动量。除非有一些外部扭矩或作用力改变他们的角动量,轮子的角动量保持不变,根据角动量守恒。具体来说,自行车车轮的方向的角动量保持不变。因此需要大量的外部扭矩或强迫改变车轮的方向旋转。自行车不容易翻倒,很容易保持平衡。

自行车不动时,车轮不转动,车轮角动量为零。因此容易改变,车轮旋转的方向,平衡自行车是非常困难的。

由于角动量守恒定律,它更容易平衡自行车像兰斯·阿姆斯特朗骑车时尽可能努力比当它移动缓慢。这个事实但是不方便孩子只是学习骑克服掉自行车的恐惧。

花样滑冰时使用这一原则执行旋转。把他们的武器减少惯性矩,所以他们的角速度增加。溜冰者旋转更快。当花样滑冰运动员又扩展了她的手臂,她的自转减慢。

角动量是一个矢量,方向很重要。如果角动量保持不变,旋转的方向保持不变。

兰斯·阿姆斯特朗和其他自行车车手使用这一原则保持平衡。动自行车的纺车仍指向同一个方向如果没有外部扭矩。因此一个移动的自行车比静止的自行车更容易平衡。

这一原则也适用于陀螺仪、上衣和陀螺罗盘。

动量守恒定律,角动量守恒定律是物理学的基本定律没有例外。