2015中考物理复习：猫尾巴与角动量守恒

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=wI=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=mr2，m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。