什么是角动量守恒定律？
角动量守恒定律指出，当系统所受的合外力矩为零时，系统的总角动量保持不变。它是把牛顿运动定律推广到转动后得到的结论，与能量守恒、动量守恒并称力学三大守恒定律。
角动量怎么计算？
- 质点：L＝r×p（相对转动中心的位置矢量与动量的叉积）
- 绕固定轴转动的刚体：L＝Iω（转动惯量×角速度）
- 与力矩的关系：τ＝dL/dt，力矩为零时L不变。
质量分布离转轴越远，转动惯量I越大。由于L＝Iω保持不变，I变小时ω变大，I变大时ω变小。
生活与宇宙中的实例
| 实例 | 说明 |
|---|---|
| 花样滑冰旋转 | 收拢双臂使转动惯量减小，旋转加快 |
| 开普勒第二定律 | 行星离太阳近时运动快、远时运动慢，相同时间扫过相同面积 |
| 中子星（脉冲星） | 恒星坍缩、半径大幅缩小，自转变得极快 |
| 转椅实验 | 手持哑铃收回手臂，转椅转得更快 |
| 陀螺仪与自行车 | 旋转的轮子倾向于保持转轴方向，带来稳定性 |
与动量守恒有什么不同？
动量在合外力为零时守恒，角动量在合外力矩为零时守恒。行星只受指向太阳的中心力，力矩为零，所以角动量守恒，这正是开普勒第二定律的物理原因。从更深层看，根据诺特定理，空间的转动对称性对应着角动量守恒。从能量角度看的守恒与变化规律，可参阅热力学定律和熵。
常见问题
- 滑冰运动员收臂时，动能也守恒吗？
- 角动量守恒，但转动动能（½Iω²）反而增加，增加的能量来自肌肉向内拉手臂所做的功。
- 有摩擦时角动量就不守恒了吗？
- 如果摩擦提供外力矩，角动量会减小。守恒定律只在合外力矩严格为零时精确成立。
来源核查日期：2026-10-25
参考文献
- Feynman, R. P., Leighton, R. B., & Sands, M. (1963). The Feynman Lectures on Physics, Vol. I. Reading, MA: Addison-Wesley.
- Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2013). Fundamentals of Physics (10th ed.). Hoboken, NJ: Wiley.
- Kepler, J. (1609). Astronomia Nova. Heidelberg: Voegelin.