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2016/1-2013/1 Yuji.W

円運動の角運動量

◎ 円運動に限定する 角速度 慣性行列 慣性テンソル 回転運動エネルギー

◇ 累乗^ 10^x=Ten(x) exp(i*x)=expi(x) ベクトル<A> 単位ベクトル<-u> 内積* 外積# 微分;x 2階微分;;x 時間微分y' 定積分${f(x)*dx}[x:a~b]物理定数

◇円運動の速度,角速度◇

■ z軸の周りを円運動 回転半径 r. 角速度 w 速度 <v> 位置 <r>

 角速度 <w>=<zu>*w

円柱座標(r.,a,z)で <r>=<r.u>*r.+<zu>*z <v>=<au>*r*w

一方 <w>#<r>=(<zu>*w)#(<r.u>*r+<zu>*z)=<au>*r*w だから、

 <v>=<w>#<r> _

<w>の方向を<zu>として式を求めたが、一般のベクトルの形に書けたので、<w>の任意の方向で成り立つ。

◇円運動の角運動量,慣性行列,慣性テンソル◇

◆ 1質点 質量 m 円運動 角速度 w 位置 <r>=<x y z>

■【 z軸の周りを円運動 】円柱座標(r.,a,z)で表す

 回転半径 Rz=root(x^2+y^2)

 <w>=<zu>*wz <r>=<r.u>*Rz+<zu>*z ※ <r.u>は時間の関数、方向を変える

 <v>
=<w>#<r>
=(<zu>*wz)#(<r.u>*Rz+<zu>*z)
=<au>*Rz*wz

 <r>#<v>
=[<r.u>*Rz+<zu>*z]#<au>*Rz*wz
=<zu>*Rz^2*wz-<r.u>*Rz*z*wz

 <L>=m*[<zu>*Rz^2-<r.u>*Rz*z]*wz

 <r.u>*Rz=<xu>*x+<yu>*y だから、

 <L>=m*<-x*z -y*z x^2+y^2>*wz _z軸方向を向いていない。質点の位置の関数である。時間によって方向が変わる。

■ 同様に、x軸の周りの円運動で <L>=m*<y^2+z^2 -x*y -x*z>*wx

y軸の周りの円運動で <L>=m*<-x*y x^2+z^2 -y*z>*wy

ここで 縦ベクトル <L)=<Lx Ly Lz),<w)=<wx wy wz)

 慣性行列(慣性テンソル) [I]
=m*[y^2+z^2 -x*y -x*z|
-x*y x^2+z^2 -y*z|
-x*z -y*z x^2+y^2] を使うと、

 <L)=[I]*<w) _

ベクトル <L>,<w> テンソル [I] を使って <L>=[I]*<w> _

さらにテンソル表示すると Li=Iij*wj _

{やっとまとまった!何年もかかった!2016/1}

◇回転運動エネルギー◇

● (<A>#<B>)^2=A^2*B^2-(<A>*<B>)^2

◆ 1質点 質点 m 位置 <r>=<x y z> 角速度ベクトル <w>=<wx wy wz> 回転運動エネルギー Kr

■ <v>^2=(<w>#<r>)^2=w^2*r^2-(<w>*<r>)^2

 Kr=(1/2)*m*[w^2*r^2-(<w>*<r>)^2] _

{まとめ}円運動の角運動量

『円運動の角運動量』 2016/1

◆ 1質点 質量 m 円運動 角速度 <w> 位置 <r>=<x y z> 速度 <v>

<v>=<w>#<r>

慣性行列(慣性テンソル) [I]
=m*[y^2+z^2 -x*y -x*z|
-x*y x^2+z^2 -y*z|
-x*z -y*z x^2+y^2]

 <L)=[I]*<w) <L>=[I]*<w> Li=Iij*wj

回転運動エネルギー Kr=(1/2)*m*[w^2*r^2-(<w>*<r>)^2]

  円運動の角運動量  

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