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働く力がMによる中心力しかないならば、
𝒇(𝒓)=k𝒓
と表されます(kは𝒓によって変わるスカラー)
このとき、角運動量の時間微分は
(d/dt)(𝒓 × m𝒗)
=d𝒓/dt × m𝒗 + 𝒓 × (d/dt)(m𝒗)
=𝒗 × m𝒗 + 𝒓 × m𝒂
=m(𝒗 × 𝒗) + 𝒓 × 𝒇
=𝟎 + 𝒓 × k𝒓
=𝟎
したがって、𝒓 × m𝒗 は定ベクトルになります
なぜ、中心力だから角運動量は保存するんですか?
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働く力がMによる中心力しかないならば、
𝒇(𝒓)=k𝒓
と表されます(kは𝒓によって変わるスカラー)
このとき、角運動量の時間微分は
(d/dt)(𝒓 × m𝒗)
=d𝒓/dt × m𝒗 + 𝒓 × (d/dt)(m𝒗)
=𝒗 × m𝒗 + 𝒓 × m𝒂
=m(𝒗 × 𝒗) + 𝒓 × 𝒇
=𝟎 + 𝒓 × k𝒓
=𝟎
したがって、𝒓 × m𝒗 は定ベクトルになります
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