题目
【单选题】花样滑冰运动员绕通过自身的竖直轴转动,开始时两臂伸开,转动惯量为J 0 ,角速度为 w 0 , 然后她将两臂收回,使转动惯量减少为J 0 /4。这时她转动的角速度变为A. w 0 /4B. w 0 /2C. 2 w 0D. 4 w 0
【单选题】花样滑冰运动员绕通过自身的竖直轴转动,开始时两臂伸开,转动惯量为J 0 ,角速度为 w 0 , 然后她将两臂收回,使转动惯量减少为J 0 /4。这时她转动的角速度变为
A. w 0 /4
B. w 0 /2
C. 2 w 0
D. 4 w 0
题目解答
答案
D. 4 w 0
解析
步骤 1:确定初始条件
运动员开始时的转动惯量为 J_0,角速度为 w_0。
步骤 2:应用角动量守恒定律
当运动员将两臂收回,转动惯量减少为 J_0 / 4,根据角动量守恒定律,角动量 L = J * w 在没有外力矩作用的情况下保持不变。因此,初始角动量 J_0 * w_0 等于最终角动量 (J_0 / 4) * w。
步骤 3:计算最终角速度
根据角动量守恒定律,J_0 * w_0 = (J_0 / 4) * w,解得 w = 4 * w_0。
运动员开始时的转动惯量为 J_0,角速度为 w_0。
步骤 2:应用角动量守恒定律
当运动员将两臂收回,转动惯量减少为 J_0 / 4,根据角动量守恒定律,角动量 L = J * w 在没有外力矩作用的情况下保持不变。因此,初始角动量 J_0 * w_0 等于最终角动量 (J_0 / 4) * w。
步骤 3:计算最终角速度
根据角动量守恒定律,J_0 * w_0 = (J_0 / 4) * w,解得 w = 4 * w_0。