Включает ли полный угловой момент системы Земля-Луна отдельные угловые моменты вращения?

Чтобы вычислить угловой момент тела, нам нужно указать точку (или ось?), из которой определяется вектор смещения р , так что л "=" р × п .

Для твердого тела формула принимает вид л "=" я ю , если предположить, что момент инерции не является тензором. Так что в этом случае нам нужно указать ось.

СЕЙЧАС: что, если бы я захотел рассчитать полный угловой момент системы Земля-Луна? Какую точку/ось выбрать наиболее разумно?

Интуитивно я бы сказал, центр масс системы.

Итак, о ЦМ.

л малыш "=" л  Земли из-за ее орбиты вокруг центра масс + л  Луны из-за ее орбиты вокруг центра масс + угловой момент из-за вращения Земли и Луны вокруг своих осей ?

Я не уверен, если и как включить вращение Луны и Земли вокруг их осей: я знаю, что они должны каким-то образом войти из-за эффекта приливного трения на орбиту Луны, но я не знаю, как согласовать это с дело в том, что я выбрал центр масс в качестве точки отсчета здесь, и ни одна из осей вращения не имеет никакого отношения к центру масс системы Земля-Луна.

Я изменил ваши векторы, чтобы использовать стрелки, чтобы ю будет отображаться правильно - я не думаю, что здесь можно сделать жирную омегу. Надеюсь, все в порядке.
@DavidZ Ну на самом деле: ю .
@joshphysics ах, я забыл об этом.
Теорема о параллельных осях позволяет вычислить угловой момент вращения вокруг центра каждого тела, а затем перевести его в центр масс системы. Вы все еще должны учитывать, что оси не перпендикулярны орбитам; вам, вероятно, потребуется предположить, что момент инерции является тензором для этого.

Ответы (1)

Рассмотрим два тела A и B. В инерциальной системе координат с началом в точке O координаты частиц в A являются векторами Икс а е В 3 с а "=" 1 , 2 , , Н А и аналогично координаты частиц B равны Икс б е В 3 с б "=" 1 , 2 , , Н Б . Импульсы относительно инерциальной системы отсчета с началом в точке O частиц A равны п а е В 3 а импульсы частиц B равны п б е В 3 . Полный угловой момент системы относительно точки O равен,

Дж "=" а Икс а × п а + б Икс б × п б   .
Введем центр масс тела А как Икс А е В 3 ,
Икс А "=" а м а Икс а а м а "=" а м а Икс а М А
и центр масс тела B как,
Икс Б "=" б м б Икс б б м б "=" б м б Икс б М Б
Сложение и вычитание координат центра масс,
Дж "=" а ( Икс а Икс А ) × п а + б ( Икс б Икс Б ) × п б + Икс А × а п а + Икс Б × б п б   .
Первые два члена на правой стороне - это угловые моменты тел относительно их соответствующих центров масс. Икс А и Икс Б . Запишем эти вклады как Дж А е В 3 и Дж Б е В 3 . Полный угловой момент теперь равен
Дж "=" Дж А + Дж Б + Икс А × а п а + Икс Б × б п б   .
Пусть линейный импульс частиц тела А равен,
п А "=" а п а
с аналогичной формулой для суммы импульсов частиц тела B. Подставим эти формулы в уравнение для полного углового момента
Дж "=" Дж А + Дж Б + Икс А × п А + Икс Б × п Б   .
Это как раз и есть расщепление полного углового момента, которое написал Гарольд в своем вопросе. Дж А и Дж Б - угловые моменты A и B относительно их собственных центров масс. Икс А × п А - орбитальный угловой момент A относительно начала O инерциальных координат и Икс Б × п Б - орбитальный угловой момент B относительно O. Точку O можно было бы принять за центр масс всей системы, но это не имеет значения для приведенного выше результата.