角動量守恆B

坐在一張可自由旋轉的椅子上，同學將已轉動的輪子垂直握住兩端，將其轉90度角，可發現人會往輪子角動量反方向旋轉。

實驗裝置

腳踏車輪

實驗目的

以旋轉的腳踏車輪使我們親身體會角動量守恆的物理現象，讓枯燥的物理原理變得既生動又有趣。

實驗演示

手持著單車車輪並將車輪轉動。然後坐上轉椅，並嘗試改變輪子的方向再觀察椅子的變化。

示範實驗

原理說明

角動量的方向和大小

L = rⅹp = Iω，其中I為轉動貫量，ω為角速度

如圖所示的剛性圓盤，當其如圖上轉動時其角動量L的大小和方向如圖所示(向上)。

假設起始狀況如下，設輪子和人皆有角動量，其大小和方向如圖所示。

當人將旋轉的輪子反握時，輪子的角動量向下，又由角動量守恒，人的角動量在

向上的方向上會增加，於是在此情況中，人以更快的角速度逆時針旋轉。

思考問題

如果手握腳踏車輪部與身體平行，人的旋轉速度是否較慢？

生活中的應用

陀螺儀應用了角動量守恆的原理，在生活中的應用如隧道中心線的測量，可以精確的測量角度，對隧道定位很有幫助。

參考資料

Fundamentals of Physics, Halliday

工作人員

鍾旻峰、鄭兆文、陳柏中、魏銘良

李之熙、黃文昱、周貞佑

指導老師

傅昭銘教授