题目
[题目]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,角速度为w;-|||-然后将两手臂合拢,使转动惯量为 2/3J, 则转-|||-动角速度变为?

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查角动量守恒定律的应用,涉及转动惯量与角速度的关系。
解题核心思路:
当系统所受外力矩为零时,角动量保持不变(角动量守恒)。运动员收拢手臂时,转动惯量减小,根据角动量守恒,角速度会相应增大。
破题关键点:
- 明确题目中转动惯量的变化比例(题目可能存在表述误差,实际应为转动惯量变为原来的$\frac{2}{3}$)。
- 利用角动量守恒公式 $J_1 \omega_1 = J_2 \omega_2$ 直接求解。
步骤1:明确已知条件
- 初始转动惯量:$J_1 = J$,初始角速度:$\omega_1 = \omega$
- 收拢手臂后转动惯量:$J_2 = \frac{2}{3}J$(题目中“2/3.5”应为“2/3”)
步骤2:应用角动量守恒定律
角动量守恒公式为:
$J_1 \omega_1 = J_2 \omega_2$
步骤3:代入已知量求解
将已知值代入公式:
$J \cdot \omega = \frac{2}{3}J \cdot \omega_2$
两边约去$J$后得:
$\omega = \frac{2}{3} \omega_2$
解得:
$\omega_2 = \frac{3}{2} \omega$