Почему момент импульса сохраняется относительно этой точки?

У меня есть эта система:

Диаграмма задач по физике

Принято считать, что масса м вращается вокруг вертикальной оси с постоянной скоростью, а θ "=" 30 изначально. Затем безмассовую струну тянут вверх до тех пор, пока угол θ становится 60 .

Затем в задаче возникает вопрос о некоторых величинах, но ключевая часть решения заключается в том, что угловой момент массы м относительно точки, вокруг которой он вращается (то есть центра пунктирной окружности, а не точки О на потолке) сохраняется. Но почему? Мне это совсем не кажется очевидным.

На самом деле, я понимаю, что угловой момент по отношению к О сохранится: действительно, когда мы тянем струну вверх, мы только создаем силу натяжения Ф в направлении струны. Поэтому вектор р подключение О к м , и вектор Ф , параллельны. Это означает, что крутящий момент т "=" р × Ф применительно к м по отношению к О был бы равен нулю, поэтому угловой момент должен сохраняться. Какая часть этого рассуждения ошибочна? Почему импульс относительно центра пунктирной окружности (вокруг которой м вращается) вместо этого сохраняется?

Ответы (1)

Ответ очень прост, но только после осознания одной вещи.

Суть в том, что вы не учитываете вес . Масса действительно имеет вес вниз. Теперь дело в том, что сила натяжения такова, что результирующая сила указывает на центр пунктирной окружности.

Это идея, которая часто не упоминается, и это фундаментально для понимания такого рода проблем. Мы знаем, что мяч вращается по окружности. Если шар вращается вокруг него, то должна существовать только одна центростремительная сила. Если бы были другие силы, траектория не была бы такой окружностью. Следовательно, единственная сила должна быть центростремительной, и поэтому натяжение должно быть отрегулировано таким образом, чтобы равнодействующая Ф т е н с + Ф ш е я г час т "=" Ф с п

Теперь, если вы видите, что есть только одна результирующая сила, направленная только в центр круга, вы можете видеть, что л сохраняется относительно этой точки.