角动量守恒 【生活物理】猫尾巴与角动量守恒.

【生命物理学】猫尾与角动量守恒。

2015-05-16全球物理学

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一只小猫不小心从二楼阳台摔了下来。你一定很担心猫会被打死，但你能看到的是，小猫并没有摔死。小猫着地的时候，只看到猫尾巴漂亮的一弹，然后就跑了。差一点。

细心的读者可能已经注意到，不管小猫从什么位置开始坠落，它总是甩尾巴，然后四肢着地。这有意义吗？确实有。物理学中有一个基本定理，就是当一个物体不受外力矩影响时，它的角动量J，也就是物体的角速度W和惯性矩I的乘积，是常数

J = w×I=常数

这就是角动量守恒定理。我们知道，物体转动时，有转动惯量。举个例子，我们可以很容易地旋转一个均匀的圆盘，但是旋转一个质量相同、半径大的圆环就要花一点力气。物体的转动惯量是用来测量物体的转动惯量，与物质的质量和质量分布有关。因此，改变质量分布可以改变物体的转动惯量。根据角动量守恒，物体旋转的角速度也会发生变化。潜水员起飞时总是尽量收拢身体，尽量把四肢和头部缩向胸前形成一个球体，以减小转动惯量(I = MR2，M为质量，R为质点与转轴的距离)，提高转速。有些运动员在10米空内实际上可以转身三次以上。然后，当接近水面时，它们的四肢伸展，转速降低。

小猫的运动也可以借助角动量守恒来分析。小猫掉下来，身体不旋转，总角动量为零。当它即将着陆时，尾巴被甩出去，也就是尾巴旋转，意味着它有角动量。根据角动量守恒，它的物体必须反方向旋转，产生一个反向角动量，使其总角动量为零。另外，因为猫非常灵活，它可以在摆动尾巴的同时调节身体的各个部位，从而达到身体快速旋转的目的。这样，当它接近地面时，四肢向下，先着地，就不会伤害身体的其他部位。