角动量定理是什么-角动量定律定义

想象一下你手里拿着手机，在拥挤的地铁站里，手机略微一晃，屏幕上的视频突然乱成一锅粥。
那是你的角动量在偷渡。平时你站在桌子中央，手机稳稳当当，屏幕垂直向上；你轻轻一推，手机朝前飞了一米，屏幕也跟着翻了个面。
这时候手机有了转动，动量也变了。
这就是角动量，它是个总账，不管手机如何转，总得有个平衡点。 大量人认定角动量就是“转动惯量乘以角速度”，听起来挺玄乎。
实际上不然，角动量更像个守恒的管家。在没外力干扰的角落里，它就像现金一样，进不来也出不去。
只要系统没被手肘撞一下，这个总账就一辈子锁死，不会凭空变零。 拿你手里的手机举例最直观。假设手机是个刚体，质量分布均匀。当你把它从十号车厢摇到五号车厢时，它在“冲”向圆心。
这时候它的角动量在增添。
只要别有人把手机往你手里塞，这个增添的角动量就是凭空从哪来的？它来自你推它那一瞬间的力矩。力矩是力乘以力臂，就是那个让你手肘起功能的“距离”。
要是手肘离手机够远，轻轻一推就能给手机套上角动量的“马甲”。 但这马甲穿得够不够稳，得看如何穿。手机是个“非对称分布”的物体，像陀螺一样转起来，重心在中间，动量就在中间，并且挺好办把动量甩到一边去。
这时候你就得找个支点，比如用手肘顶住桌子边缘，自己变成那个转动的轴心。一旦你稳住这个轴心，手机启动自转，动量启动疯狂地跟“轴”纠缠在一起。
这时候，手机自身的转动就不管了，它变成了轴的一局部。
只要轴不动，手机的心就跟着转。 这就是角动量守恒在生活中的一个绝妙应用。你在转圈的时候，脑子里得有个“轴”来承受你转带来的动量。你在桌子上转，胳膊就是那个轴；你在转椅上飞，座椅的支撑点就是轴。你离地越远，你的轴就越高，你受的力矩也就越大。
这就是为啥你在空中转圈时，往往认定身体会“飞”出去，实际上是出于你的轴离你忒远了，角动量在疯狂向外甩。 再打个比方，就像你在洗衣机里洗袜子。你往滚筒里一塞，洗衣机启动转，袜子带着角动量跟着转。你能够不用像拧干衬衫那样用力，出于洗衣机内部有强大的结构在帮你分担这个“转不动”的劲。你的角动量被洗衣机的大转子稳稳地接住了，你只需求供给一点点力矩，袜子就会自动跟着你圈起来。
这中间实际上有个事，就是洗衣机庞大的转动惯量在帮你兜底。 要是把这个原理用到更极端的地方，比如火星探测器上的“机智号”火星车，那次任务简直是角动量守恒的教科书。为了脱出火星，火星车务必高速旋转，给它穿上“陀螺靴”。
这时候它的转动速度被设计得飞快，角动量庞大。
要是火星车突然没油了，火星大力丸没气了，它还能自己停住吗？答案是一定能。出于它有庞大的角动量储备。它只需求向外甩一圈，把那些角动量甩到轨道上，火星车就能自己“飞”到火星上去。 实际上，我们每天遇到的大量现象，背后都是角动量在默默运作。
你看过山车，车厢在上升过程中一般不转，但一旦下坡，为了保持平衡，车轮务必反向转动，这个反向转动就是给车加上的角动量。你能感觉到车体在抖吗？那是角动量在“对抗”重力带来的线性运动，试图把车厢拉回水平。 这种守恒不是天然是，它是有代价的。
要是你试图用一般/平平的力去推动一个已经高速旋转的物体，而那个物体的角动量方向和你推的方向反之，你挺可能推得越用力，它转得越快，就连彻底甩开你的手。
这就是为啥你在玩溜溜球时，手一松，球就飞走，出于它忒“智慧”了，自己给自己加了忒多的角动量，把你连甩都甩不掉。 故此，角动量不只是是一个物理公式，它是一种对系统稳定性的直觉。它告诉我们，想要管住一个东西，要么给它加力矩让它转起来，要么保持它的转动惯量让它自己转。甭管是在健身房，还是在深空探索，只要懂得这个守恒的规律，你就不会轻易被一个力给“掀翻”。