动量定理和能量守恒取决于何种对称性?

2024-05-17 18:07

1. 动量定理和能量守恒取决于何种对称性?

动量守恒定律是动量定理的一种特殊情况,但是有前提条件的,就是系统合外力为零的时候。
当系统合外力为零时,对系统应用动量定理:F合t=Δp=p'-p=0,所以此时系统的p'=p,也就是m1v1+m2v2=m1'v1'+m2'v2'.
所以二者的对称性的条件:系统所受合外力为零。

动量定理和能量守恒取决于何种对称性?

2. 对称性原理与守恒量有什么关系?

对称性原理即诺特定理。

诺特定理把对称性跟守恒量联系起来了,非常有用。是指对于力学体系的每一个连续的对称变换,都有一个守恒量与之对应。对称变换是力学体系在某种变换下不变。 

常见的例子有动量、能量、角动量守恒跟相应的时空均匀性的关系: 

空间均匀性与动量守恒:空间是均匀的,也就是地球上的物理定律跟月球上的物理定律是一样的,物理定律在空间平移(不如从地球移到月亮上)变换下是不变的,由诺特定理可以得到存在这么一个守恒量,即动量。 

空间各项同性与角动量守恒:空间是各项同性的,也就是空间没有一个特殊的方向,我们任意取坐标轴的方向,虽然物理量的数值在各个坐标系当中可能是不一样的,但物理定律所对于的方程是不变的,比如牛顿运动定律F=ma(矢量形式)在空间旋转变换下是不变的,我们把坐标轴旋转,虽然矢量的各个分量变了,但总的方程F=ma(矢量形式)是不变的,这样,在牛顿力学当中,就存在着一个跟空间各向同性相对应的守恒量--角动量。 

时间均匀性跟能量守恒:同样,由时间均匀性,也就是过去、现在、未来物理定律是一样的,由诺特定理可以得出存在这么一个守恒量--能量。 

一般诺特定理的证明都是在拉格朗日形式下来证明的,也就是假定我们所发现的力学体系的拉格朗日描述是正确的。

3. 动量定理和能量守恒取决于何种对称性

首先更正你问题的错误:动量定理和动量守恒定律取决于何种对称性
当系统合外力为零时,对系统应用动量定理:F合t=Δp=p'-p=0,所以此时系统的p'=p,也就是m1v1+m2v2=m1'v1'+m2'v2'.
所以二者的对称性的条件:系统所受合外力为零。

动量定理和能量守恒取决于何种对称性

4. 宇宙的不对称性与能量守恒揭秘

宇宙的不对称性原理决定天体运动轨迹为螺旋进动。能量守恒是宇宙各个相对封闭子系统的本质特征。
  
 一、太阳系的运动轨迹探秘
  
 太阳系以太阳为主角,九大行星为配角,谱写一台美丽的乐章。太阳系中所有行星天体都围绕太阳系质心做圆周运动,由于九大行星位置不断的变化,致使太阳系质心偏离太阳中心并不断变化。
  
 随着各大天体的运动,太阳系的质心确实在不断变化。太阳中心不是太阳系的共同质量中心,所以天体其实不是绕着太阳中心运动,而是包括地球、太阳在内的所有太阳系天体都绕着一个不断变化的太阳系质心运动。为了解太阳系的质心,我们先来了解一下两个天体的情况。如果两个天体的质量分别为m、M,两个天体中心的距离为d,质量为M的天体中心距离两个天体的共同质心为x。根据两个天体之间的引力提供了各自圆周运动的向心力,可以得到如下的关系式:x=md/(M+m)
  
 可以看到,质心的位置与天体的质量有关,质心靠近质量较大的那个天体。当两个天体质量相等时,则质心刚好位于两个天体连线的中点。
  
 太阳系由数量众多的天体组成,它们之间存在着一个共同的质量中心。由于太阳的质量占据了整个太阳系的99.86%,所以太阳系质心靠近太阳的中心。为方便起见,我们通常会认为太阳是静止的,其他天体都绕着太阳公转。但事实上,太阳也是一样绕着共同质心运动。以木星和太阳为例,它们的共同质心距离太阳中心74.3万公里,而太阳的半径为69.6万公里,所以质心位于太阳之外,距离太阳表面约4.7万公里。相比之下,地球和太阳的共同质心距离太阳中心仅450公里。
  
 由于各大天体不断运动,所以太阳系质心也会随之改变,其位置取决于各天体的位置。某一时刻的太阳系质心有可能在太阳中心附近,也有可能在太阳表面之外。如果所有的行星都在太阳的同一侧对齐,那么,太阳系质心将距离太阳表面约50万公里,这是地月距离的1.3倍。
  
 总之,太阳系所有天体相对银河系都做螺旋式前进,造成这种运动轨迹原因是太阳系的不均匀性。
  
 二、银河系的运动轨迹推理
  
 银河系以银河中心高密星云为主角,4000亿颗恒星为配角,谱写一台更加美丽的乐章。银河系中所有恒星天体都围绕银河系质心做圆周运动,由于各个恒星位置不断变化,致使银河系质心偏离银河中心并不断变化。银河系中心高密星云也绕银河系质心运动,因此可见银河系所4000亿颗恒星,相对超星系都做螺旋式前进,造成这种运动轨迹原因是银河系的不均匀性。
  
 三、多层宇宙与万有引力旧案
  
 宇宙的不对称性原理决定各自子系运动的轨迹为螺旋式前进。能量守恒定律是宇宙各个相对封闭子系统的本质特征。同时宇宙是分层拓展的,例如:原子系、太阳系、银河系、超星系…。
  
 万有引力与时空弯曲的旧案,牛顿观察天体运行现象,总结出万有引力定律,牛顿的前提是时空是平直。爱因斯坦思想实验,没有引力存在,天体质量使时空扭曲提出相对论理论。实质都是对能量守恒另一种表达方式。
  
 四、道的新解
  
 道是宇宙运动的规律,一张太极图囊括宇宙的运动规律,一个外圆揭示相对封闭系统能量守恒,两个阴阳鱼进动螺旋运动,能量不断交换转移。一句“玄之又玄众妙之门”道出了宇宙运行的实质,惊叹祖先的智慧!

5. 对称性和守恒定律的意义

对物质运动基本规律的探索中,对称性和守恒定律的研究占有重要的地位。从历史发展过程来看,无论是经典物理学还是近代物理学,一些重要的守恒定律常常早于普遍的运动规律而被认识。质量守恒、能量守恒、动量守恒、电荷守恒就是人们最早认识的一批守恒定律。这些守恒定律的确立为后来认识普遍运动规律提供了线索和启示。对称性和守恒定律之间的联系,提供了从分析对称性入手来研究守恒定律。

对称性和守恒定律的意义

6. 对称性和守恒定律的简介

对称性和守恒定律symmetry and law of conservation

7. 对称性和守恒定律的对称性

对称性是人们观察客观事物形体上的特征而形成的认识,例如正六边形具有六角对称,一个平面圆形具有轴对称,人体具有左右对称,一条连续的花边具有平移对称,其他还有镜像对称等等。这些对称性被看作自然界的一项美学原则,广泛应用于建筑、造型艺术和工艺美术中。物理学移植对称性概念用于研究物理规律的特征,并给以精确化,把它与变换联系起来。通常把两种情况通过确定的规则对应起来的关系叫做从一种情况到另一种情况的变换,例如旋转某一角度或旋转任意角度,平移一段距离或平移一段时间等等都是变换的规则。对称性则定义为某一情形在某个变换下保持不变的性质。对称性意味着某种不可分辨性或不可测量性。例如物理规律具有空间平移变换对称性,表明空间没有绝对的原点,可以任意选择空间的一点作为坐标原点,物理规律保持形式不变,即绝对位置是不可测量的;同样物理规律具有时间平移变换对称性,表明时间也不存在绝对的零点。

对称性和守恒定律的对称性

8. 对称性和守恒定律的介绍

近代物理学中的重要观念。如果运动规律具有一种对称性,必相应地存在一条守恒定律。

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