Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

К сведению студентов

Основные понятия физики

Формы и виды энергии

Классификация физических систем

Основная идея системы величин

Таблицы физических величин

Итоги и выводы:

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Заряды физического поля

     Новые единицы величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Новый взгляд на         явления переноса

     Критерии подобия всюду

     Современная революция         в метрологии

Системный подход в экономике

История систематизации
величин и единиц


Необходимость модернизации
обучения физике


Учебно-наглядные пособия


Новости сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Угловой момент вращающегося тела

АННОТАЦИЯ. Показано, что понятие “угловой момент” и понятие “момент импульса” нельзя считать синонимами. Приводятся условия, при которых в физике следует применять именно понятие “угловой момент”, а не понятие “момент импульса”. Указывается определяющее уравнение для углового момента вращающегося тела, приводятся его размерность и единица.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я).

В современной физике в отношении трех различных физических величин (углового момента, момента импульса и момента количества движения) имеет место понятийная и символьная бессистемность. Более того, в метрологических справочниках их считают синонимами. Это неверно. В статье о физических величинах орбитальной формы движения разъяснена некорректность подобной синонимизации. Ниже будет показано, каким образом при вращении тела приходят к понятию “угловой момент” и при каких условиях угловой момент отличается от момента импульса.

Что такое угловой момент?

Физическую величину “угловой момент” следует применять только в том случае, когда радиусы, проведенные из центра вращения тела или от оси вращение тела ко всем точкам тела, вращаются с одинаковой угловой скоростью. Можно сказать и так: если рассматриваемая физическая система вращается, как твердое тело. В теории вихревого движения указано, что ядро жидкого вихря вращается как твердое тело, значит, и при вращении ядра вихря следует применять угловой момент.

Угловым моментом системы (угловым моментом вращающегося тела) является физическая величина

Lz = Jzω , ( 1 )

где Jz – собственный момент инерции тела, вращающегося вокруг оси Оz; ω – угловая скорость вращения тела. Осью вращения тело может может быть любая ось, просто в физике чаще всего принято осью вращения тела считать ось Оz.

В статье, посвященной обобщению второго закона Ньютона, собственный момент инерции Jz назван вращательной инертностью тела (инертностью тела при его вращении). Аналогично инертностью тела при его прямолинейном движении (линейной инертностью) считается масса тела (более детально см. статью о понятии масса).

Если вращающееся тело закреплено в точке, то уравнение (1) справедливо, если ось Оz является главной осью инерции вращающегося тела. Если же центр вращения не лежит на главной оси инерции или если ось вращения тела не совпадает с главной осью инерции, то этот вариант рассматривается уже в разделе, посвященном движению тела по орбите тела, поскольку движущееся по орбите тело может и не вращаться вокруг собственной оси.

При орбитальной форме движения вращение тела вокруг собственной оси и движение тела по орбите рассматриваются раздельно. Это обстоятельство как раз и подчеркивает то, что угловой момент вращающегося тела и момент импульса этого тела, движущегося по орбите, синонимами не являются и имеют различные значения, хотя и имеют одинаковые размерности.

Размерность и единица углового момента

В СИ размерность момента инерции Jz равна L2М, а единица равна кг м2. Поэтому в СИ размерность углового момента Lz равна L2МT−1, а единица равна кг м2 с-1. Включение размерности и единицы длины в размерности и единицы величин собственного вращения тела не соответствукт физическому содержанию вращательной формы движения.

Поскольку в системе величин ЭСВП размерность момента инерции тела Jz (вращательной инертности) равна EА−2T2, и единица равна Дж с2 об-2, то размерность углового момента Lz равна в этой системе EА−1T, а единица равна Дж с об-1. В СИ размерность момента инерции Jz равна L2М, а единица равна кг м2. Поэтому в СИ размерность углового момента Lz равна L2МT−1, а единица равна кг м2 с-1. Включение размерности и единицы длины в размерности и единицы величин собственного вращения тела не соответствукт физическому содержанию вращательной формы движения.

Как уже было показано в статье о физических величинах вращательной формы движения, в СИ в единицу углового момента, как и в единицы других величин вращения, не включена единица радиан, хотя она и разрешена к применению в СИ. Если исправить этот недостаток, то единица углового момента в СИ должна быть равной кг м2 рад-1 с-1. В системе величин ЭСВП это соответствовало бы единице кг м2 об-1 с-1, равной единице Дж с об-1, если единицу килограмм расшифровать с помощью единицы джоуль, а единицу радиан заменить единицей оборот.

Почему в ядерной физике не применяется понятие “угловой момент“

В определяющее уравнение момента инерции Jz в классической механике входит масса тела m, но в ядерной физике элементарные частицы могут и не обладать массой покоя. Поэтому в ядерной физике понятие “угловой момент” либо не применяется, либо применяется как синоним понятия “момент импульса”, но это неверно. Причины этого разъяснены в разделе, посвященном орбитальной форме движения, где показано, что угловой момент и момент импульса определяют по разным уравнениям, поскольку это разные физические величины.

В ядерной физике считается, что элементарные частицы нельзя рассматривать как вращающиеся твердые тела. Их вращение вокруг собственной оси характеризуется собственным моментом импульса, называемым спином.

© И. Коган Дата первой публикации 10.09.2010
Дата последнего обновления 20.04.2012

Оглавление раздела Предыдущая Следующая