猫尾巴与角动量守恒.doc

猫尾巴与角动量守恒一只小猫不小心从二楼阳台上摔下你一定很担心猫会被摔死吧可你看到的是小猫不仅没有摔死在小猫临着地时只见猫尾巴漂亮的一甩就“咪咪”地逃走了真是有惊无险哪。细心的读者或许已经注意到不管小猫开始以什么姿势落下而临着地时它总是一甩尾巴然后四足着地。这有什么道理吗？确实是有的。物理学上有一条基本定理即物体在不受到外力矩作用时它的角动量J即物体转动角速度w与转动惯量I之积为常数J=w×I=常数这就是角动量守恒定理。我们知道物体转动时具有转动惯性如我们能很容易转动一个均匀的圆盘而要转动一个相同质量半径很大的圆环却要费点劲。物体的转动惯量就是用来衡量物体转动惯性大小的它与物质质量及质量分布都有关因此改变质量分布时就能改变物体的转动惯量根据角动量守恒物体转动的角速度也会跟着发生变化。跳水运动员在起跳时总是尽力把身体卷曲起来尽量把四肢及脑袋收缩到胸前成球形以此来减小转动惯量（I=mr2m为质量r为质点与转轴距离）增大转速有的运动员在10米的空中竟能转体三圈多。然后快到水面时四肢都伸开减小转速头下脚上地钻入水中一个漂亮的转体1080°的动作完成了终于赢得了好成绩。小猫的动作也同样可以借助于角动量守恒来分析。小猫下落时身体不发生转动总角动量为零。而快落地时尾巴一甩即尾巴有一个转动即具有了角动量根据角动量守恒这时身体必须向反方向转动产生一个反向的角动量来保持总角动量为零。另外由于猫很灵活它在甩动尾巴的同时还能调节身体各个部位以此来达到身体快速转动的目的这样当它快靠近地面时四肢已朝下首先着地就不会再伤害身体其它部位了。