顿力学质点思想衔接是不充分的,也不能真正反映出刚体自旋应用的物理特质。Р那么,我们如何像描述刚体平动那样,用刚体的质点性来描述刚体的自旋呢?Р首先我们必须找出组成刚体的每一点在刚体自旋时有没有一个相同的物理量,留心一下就可以发现:如图-14所示,刚体上每一点绕确定轴转动的角速度ω都是一样的,那么我们就会得出质点概念下的一个旋转量,将这个量定义为使刚体产生转动的转动量,同样我们也会得出另一个旋转量,将它定义为使刚体产生转动的转动能,用这二个量来描述刚体旋转运动就能够与牛顿质点思想完全相衔接了。Р再次,要知道转动惯量的物理本质是什么?Р“惯量就是物体运动的惯性量值”。图-14Р“转动惯量是刚体绕轴转动时惯性(回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性)的量度;对于一个质点而言,其转动惯量就是,其中 m 是其质量,r 是质点到转轴的垂直距离。转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量,可形式地理解为一个物体对于旋转运动的惯性,用于建立角动量、角速度、力矩和角加速度等数个量之间的关系”——这是「百度百科」对转动惯量的描述,从中可以看出,这只是一种现象描述,不是对转动惯量本质的描述。Р现代物理学对万有引力的本质还没有确切的统一的认识,我这里就以磁场为例对转动惯量的本质予以简单诠解。Р我们知道,组成刚体空间的基本粒子都是有自旋和自旋磁场存在的,粒子自旋轴上的磁场显然最强,这些具有偶极磁场的自旋粒子就像一个个小自旋磁陀螺,它们在磁场中就会受到磁力作用,如图-15所示,刚体上各粒子自旋轴向的磁极会与下面磁场的N极产生力作用,当刚体M 图-15Р处于相对静止时,这些小磁陀螺会对N磁场平面形成一个“压力”,当我们施加外力矩试图使转动刚体时,这些小磁陀螺自旋轴下端磁场就会与N磁场面产生一个“剪切力”,正是这些“剪切力”阻碍了外力矩转动刚体的有效作用,这就是我们所说的刚体转动惯量的物理含义。
全文预览
