- 締切済み
天文学の角運動量保存という説は矛盾か否か
tetsumyiの回答
- tetsumyi
- ベストアンサー率26% (1855/7080)
これは矛盾とか言えるようなことではない。 実際に観測した結果を数式にしただけで、だれも否定しようがない。 地上から月を見るといつも同じ面を向けていると言うのと同等で否定しようがない。
関連するQ&A
- 天文学の角運動量保存という説は矛盾か否か２
天文学の角運動量保存という説は矛盾か否か２ 私が2020/01/13 16:46 質問No.9701232 に出題した問題の続きだ． 天文学では自転と公転に同じ角運動量保存則が表れているとしている． おこたえには天文学の角運動量保存説は矛盾か正論か２択のご回答をお願いする． 事例として人工衛星の運動を分析すると明らかだ． 人工衛星には公転と自転の２種の角運動量を保存した回転運動がある． そして物理学の一般の運動の慣性運動には直進と回転の２種の慣性がある． 直進と回転はテンソルの並進と回転に対応する別の現象なのだ． たとえば人工衛星の公転には直進の慣性に万有引力を原因とした外力が働いている． だから公転には直進の慣性と外力が公転の２原因となっていると明確だ． 公転はその原因の片棒に人工衛星の直進運動の慣性が働いている． このように公転は回転運動の慣性とは無関係である． ところが角運動量保存則は回転運動に備わるもので、直進運動の慣性に備わるものではない． したがって人工衛星の公転が回転運動ではないことから、その公転運動に角運動量保存則が働いているのではない． ここまでの推論だけですでに選ぶべき回答は矛盾と明確だ． そして人工衛星の公転には独楽の運動には存在の影すらない外力が働いている． 公転には楕円軌道を描く事、遠日点の移動という現象の２種の現象から回転軸が存在しない． 公転には公転面が一つある． ただし公転の調査はここまでとし、最初に戻って人工衛星のは自転の回転と差異を比較してみよう． 自転の運動には回転の慣性運動が働いている． 直進と回転の慣性運動は同じではなく、異なる慣性運動の種類である． 直進・回転の２種は決して同質としてはならない． ここまでの推論だけですでに選ぶべき回答は矛盾と明確だ． 分析を続けよう． 自転の回転軸は人工衛星の重心を必ず貫き通した回転軸がある． そして回転軸は無限の個数が設定可能である． その回転の周期は回転軸ごとに異なることもできる． ただし回転体が均質な円盤の形状のときには、ジャイロ効果によって、時間の経過推移の後に軸の個数はただ一つの同じ方向を向いた単数に収束する． ここまで公転と自転では性質が多数ことなる． それなのに天文学では自転と公転にまったく同じ角運動量保存則があるとしている． これでも天文学の角運動量保存説を正論と主張するならば、よほど大きな過ちがあなたの物理学にある． 2020/01/13 16:46 質問No.9701232は下記のとおり 角運動量保存則に外力なしの条件について天文学辞典の角運動量保存則は矛盾する． 天文学の角運動量保存という説は矛盾か否かご回答を待っています． 角運動量の保存則といえば独楽の回転運動を第一の最初に思い浮かべる．回転軸を持った慣性運動の一つが回転運動だ． 惑星や人工衛星の自転のように宇宙に浮かんだ剛体なら軸摩擦からの減速もない． ジャイロや独楽の特徴 ---------------------------------------------------------- 宇宙に浮いたそういうジャイロや独楽の回転運動の慣性運動には外力は関わらない． すると回転角速度は減速せずに確かに角運動量は保存されて観察できる． そういうことから外力がないことが角運動量の保存則の条件だ（参考 ウィキペディア）． 角運動量保存則の確認できるジャイロや独楽にはその重心に回転軸が通っている． 回転軸はジャイロや独楽という剛体において特定の位置に一定している． 天体の公転の特徴 ---------------------------------------------------------- 公転する星の重心に公転の回転軸は通っていない． 回転軸は星の特定の位置距離に一定せず固定されていない． ところが天文学では外力が中心力の場合は角運動量保存則が存在するとしている（参考 天文学辞典）． 中心力という外力が公転の回転運動に働いている． このように2枚舌の背反する条件を用いた矛盾がある． さらに以下の問題がにある． リンゴの万有引力と運動エネルギーの増加 ---------------------------------------------------------- 枝にあるリンゴと大地は引き合い、リンゴは大地に落ちながらリンゴは運動エネルギーを得る． 万有引力は外力であり、外力が働けば運動エネルギーが増加する．この運動エネルギーの増加は慣性を連続させないので角運動量保存則とは矛盾する． 中心力の存在は天体の公転の特徴ではない ---------------------------------------------------------- おまけに球形の剛体の対に働く万有引力は常に重心と重心を結ぶ線分上に働く． だから中心力は何ら特別な条件ではない．すべての力学において働くちからはそのどれもが中心力である． 特別扱いする理由が天文学の角運動量保存にはない． 天文学辞典の角運動量保存という説は明らかな矛盾を抱えた間違いと思うか思わないかお答えをお願いします．
- 締切済み
- 天文学・宇宙科学
- 角運動量の矛盾
角運動量保存則の成り立ちがあいまいで、矛盾している． 角運動量保存則についてあなたのご意見を下さい． 第一に法則とは事象間に一定の関係があるという事実そのものをいうのにこれに違反している． 法則という範疇にあれば、数理の演算で証明されたりはしない． ところが角運動量保存則には法則の定義に反して内容の中に演算部分がある． 違反部の詳細を表示すると、天文学の公転では角運動量保存則が、演算によって導出され証明される． このように法則の範疇からはずれている． したがって角運動量保存則はいわゆる法則ではない． それなのに法則と言い張ろうとするのだ． 法則でもないのに法則の同列に加えて、その加えたことを誤魔化そうとしている． 舵のつくる外力が飛行機の軌道を曲げるのと同じ仕組みで、公転運動では直進運動の物体が外力で軌道を曲げたのに、角運動量保存則などといいつくろいうしろめたいことを隠そうとしている． 隠し事が無いのなら、 むしろ物理に適する正確な言葉で事実を明確に記し、旗色を鮮明にすべきだ． 舵のつくる外力が自動車や船や飛行機の軌道を曲げることと同様な仕組みで、直進慣性運動の物体なのにそこに加わる引力という外力で直進すべき軌道を曲げたことを、「公転」と定義をあらたに呼べばいい． 第二に法則は現象の事実が一定するべきだが、角運動量保存則は異なる． たとえば独楽には回転の慣性があり、常に角運動量が一定に保存されているので、角運動量保存則がある． そして独楽の一旦回り始めたら回った後の回転運動には外力を必要としない． 外力の条件を必要としない角運動量保存則がなりたっている． ところが天文学の公転には外力がある． 外力がないと、公転運動ができず、ある時点で外力の働きを中止すると、ただちに回転はおわり、直進運動の慣性運動になる． 実証は簡単に目にする事ができる． 糸で吊るした錘で振り子を作り、振り子の糸を切れば直ちに錘が直進運動をする． したがって、外力の有無と、働きにおいて２枚舌の条件が角運動量保存則にある． 現象の事実が２つのうち、ひとつに一定しないので天文学の角運動量保存則は法則ではない． 振り子の糸を切った瞬間、慣性から錘の運動は直進運動だけになる． 振り子の錘はその瞬間から回転の運動がない． したがって外力を止めた瞬間の前後で角運動量は異なるのでもともと角運動量は保存されていない． 天文学の公転は上記の性質から同類を探すと、自動車の曲進運動、ロケットの転進運動と同じである． 外力は自動車やロケットの舵と同じ役目を公転に対してしている． ロケットは巨大な推力で前進方向へ高速に直進運動をする． ロケットは人工衛星になって公転する事がある． ロケットに地球の引力からの外力が働くとその軌道は公転になったり、直進運動になったり舵は自由な事実から上記の論証が証明できる． 第３に回転運動の慣性と直進運動の慣性はそれぞれが法則である． 法則は独立しているので、従属的な関係はなく、だから互いのあいだを変換できない． 公転は外力の切断時点から直進の慣性運動をする． だから、もともと公転の運動は角運動量保存則とは無関係である． 第４に独楽には回転軸があり軸は重心を貫いている． 独楽にある回転軸が天文学の公転にはない． だから天文学の公転は現象の事実が一定しない． したがって天文学の公転は独楽の角運動量保存則とは異なる． 回転軸の載る直線はいかようにも３次元に設定でき何種類も同時に存在できる． 回転はジャイロ効果によりただ一つの軸に収束し生き残る． 軸にはこのような性質がある． ところが天文学の公転には焦点はあるが焦点は中心ではない． 天文学の公転には重心を通る軸が無い． 天文学の公転には軌道面の内円面や２体合成の重心にも自由な他の物体が存在できる． 結論 これらの推論から角運動量保存則ではない別の原因から天文学の公転の角運動量は一定に表れている． 以上についてあなたのご意見を下さい．
- 締切済み
- 物理学
- ケプラーの面積速度一定の法則は角運動量保存則か
ケプラーの面積速度一定の法則を説明する本やWEBに、それを角動量保存則と説明するものがあります． 公転に保存されているのは果たして角運動量なのでしょうか．どうでしょう．教えて下さい． 角運動量保存則だというなら、その時の公転する惑星の回転モーメントは定数に一定できますか． 回転モーメントをどう考えるか教えて下さい． 回転中心と角運動の対象物体を固定する剛体が無いと回転モーメントがありません．回転モーメントの無い物には角運動量もないのではありませんか？ 惑星が太陽を中心とする公転するときにその中心から径を支える剛体が無く、その径はどこも自由空間です． すると惑星の公転に対する回転モーメントが無いので角運動量保存則があるとは理解できません． 回転モーメントはないが、しかし公転の惑星にはまだ直進の慣性モーメントはあると理解しています． たとえば重心の周りを回転する物体が、剛体でつながっておらず、ただ自由空間で隔てられたときは角運動量を持てないのではないでしょうか． 角運動の慣性は剛体の重心からの距離と円周接線方向の速度と微小体積の質量の積を単位に、径にそって積分し総和とするのではなかったでしょうか． トーラスのように芯が空でも軸が固定されていれば角運動量はあると思います． でも回転中心と回転体を固定する剛体がないなら角運動量は無いとおもいます． 太陽と惑星の間は自由空間なので角運動量の保存則は成り立たなくはないですか? 太陽を焦点の一つにおいた楕円軌道上で、太陽から一番遠い方向に惑星が離れていくとき、太陽からの引力は運動方向の真後に近いので、軌道にそって惑星の運動を曲げるほどの力には足りないでしょう．なぜ太陽付近の軌道と一番遠い付近の軌道が対称的な形状となり、同じ楕円曲線になれるのか、理解できません． 曲げ足りない分を角運動量が補うとしたら、回転モーメントの定義をどう考えたらよいのでしょう．教えて下さい．
- 締切済み
- 物理学
- ロケットと人工衛星の公転に角運動量の有無は？
ロケットは高速で直進するために巨大なエネルギーを主エンジンに消費します． やがて宇宙に達して楕円軌道の公転をします． それは月や衛星の公転と何ら変わらぬ公転です． そしてロケットはまた落下します． したがって公転は物体の落下運動の一種です． たとえば落下運動は角運動量と無関係だったはずです． そこで落下運動に角運動量があるかないか、その一点にお答えを期待します． ところで天文学の角運動量保存則は独楽とおなじ機構が公転の角運動量にもあるような説明をしますが、考えてみるとその説明は回転運動の角運動量保存則に矛盾しています． なぜならロケットには上昇時にも墜落時にも高速度の直進運動しかありません． ロケットの直進に回転運動の角運動量は存在しないからです． 保存則の働く保存量ならば上昇時と墜落時に挟まれた公転をしている中間期にも軌道上で角運動量がまったく同量なければならないのです． はたして同量が、地上でも上昇中でも墜落中でも公転中でもロケットには公転分の角運動量があるのでしょうか． ありません． ないと説明しましょう． ところで２４時間に欠けた期間で月は毎日地球を１周しています． 地上の発射台にあるロケットは独楽のような自転運動はありませんが、台に固定されているので、地球を１周するようなピタリ２４時間で１周しています． 静止衛星は台に固定されず宙に浮いていますが同じ２４時間で１周の角速度の状態です． 静止衛星の公転に回転運動があるのなら角運動量があるのですが、ならば公転中でも同じ角運動量がロケットになければなりません． ところが直進運動だけしかもたぬロケットですから、ロケットに決して角運動量が存在しておらぬことが明瞭です． 公転軌道上でも角運動量があるとする、天文学の角運動量保存則はこのように論理が破綻しています． いいかえてみれば、たとえば落下運動は角運動量と無関係だったはずです． そこで落下運動に角運動量があるかないか、その一点にお答えを期待します． ロケットは曲進、または転進するとしたら、その舵として軌道接線に直交した法線の内向きの力をエンジンから発生させて曲がるのです． ロケットには主エンジンを止めてもとてつもなく高速の直進運動の慣性だけが働いています． 角運動量保存則が公転の運動に存在していないのは惑星や衛星においても一目瞭然です． そして法則は２重に定義されません． 法則は一定の事象に定まり法則それぞれには現象の混在混交の余地はありません． 法則の意義にのっとれば直線方向の慣性運動は回転の慣性運動とはことなる運動です． 別々の事象なので、直線の運動から回転の慣性運動は生まれません． もしこれを混同してロケットの直進運動が回転の慣性運動を生み出し、角運動量保存則を生むと論理をたてれば、それは根本の法則をないがしろにした論理になります． これもまた角運動量保存則が公転に存在できぬ根拠になります．
- 締切済み
- 天文学・宇宙科学
- 保存則（エネルギー、運動量、角運動量）はどのように適用すればよいのでしょうか？
大学編入の勉強をしているものです。力学なのですが、保存則（エネルギー、運動量、角運動量）にとてもつまずいています。 とても抽象的で申し訳ないのですが、 みなさんが力学の問題を解く上でのプロセスを教えてください。 （１）まず運動方程式か保存則（エネルギー、運動量、角運動量）を使うかの判断の方法。 （２）保存則を使おうと思うときはエネルギー、運動量、角運動量のそれぞれ成立するかは、どのように調べていけばいいのでしょうか？ 力学的エネルギーの法則は、摩擦力などがなく保存力のみなら成り立つとのことなので考えやすいのですが、 運動量、角運動量の場合は、解答を見ると「保存する」とある際も、どうしても「重力があるなら外力あるじゃん」と思ってしまいます。 （３）重力が作用しているときでも、重力は外力にはならないのでしょうか？ 水平方向、鉛直方向で考えればよいのでしょうか？ 長くなりましたがよろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 物理・角運動量保存の問題がわかりません。
角運動量保存の問題について教えて下さい。途中までできたのですが…。 角運動量保存の問題がわかりません。 どなたか教えてください！！ 問題文は次のようです。 電源付きの微小なモーター（質量ｍ）を両端に1個ずつ固定した軽い丈夫な棒（全体の長さL）が、棒の中心を支点として水平面内で摩擦なしに自由に回転できるようになっている。モーターは自転でき、その回転軸は鉛直方向、つまり棒の回転軸と平行。最初、両方のモーターが同じ向きに同じ強さの自転(モーター１個当たりの自転角運動量の大きさをｌとする)をしていて、棒全体は静止していた。そこでモータの電源を切ったところ、モーターの回転が次第に止まる代わりに、棒が全体として中心軸の周りに回転しだした。モーター部分を除いた棒の質量、および空気抵抗を無視できるものとして、棒全体の最終的な回転角速度と回転の向きを答えよ。 自分で解いてみたのですが、棒の回転の向きがわかりません(初期状態におけるモーターの回転の向きと同じか、違うか)。 また、角速度はｌ/ｍＬ＾２で合っていますでしょうか。 長くなりましたが、よろしくお願いいたします。
- 締切済み
- 物理学
- 角運動量，運動量保存の法則，反発係数
角運動量，運動量保存の法則，反発係数について質問があります。 まず角運動量なのですが、質量mの角運動量をもとめるとき 回転軸からの距離をrとし質量mの速度をvとします。 そのとき、普通に考えれば角運動量はmvrとなるとおもうのですが 質量mの速度vの方向にたいして回転軸からmへの線は垂直でなければならないのでしょうか？？ また回転軸から質量mまでなにもつながれてなく、質量mが速度vで動いている場合、角運動量は存在しないでしょうか？？ もうひとつお聞きしたいのですが 運動量保存則を使用するときや、反発係数を求めるとき 衝突後の速度や衝突前の速度を代入して求めますが 前者、後者とも速度vの正方向を決めて正負きめて求めるのでしょうか？？ 意味不明であたりまえのような質問すぎてすみません。 よろしくお願いします。
- 締切済み
- 物理学
- 角運動量と力のモーメントの関係が分かりません
質量Mの剛体が並進しながら、並進方向に垂直な一軸まわりに回転している場合を考える。重心を通る回転軸Aまわりの慣性モーメントをIaとする。この回転軸aと平行でhだけ離れた軸Bまわりの慣性モーメントをIb(=Ia+Mh^2)とする。また、剛体に働く軸A、Bまわりの力のモーメントをNa、Nb（NaとNbは独立）、軸A、Bまわりの角速度をωとする。（速度、力のモーメントはベクトルとします。） 手元の本には、「ある定点まわりの全角運動量Lと力のモーメントNについて (1) dL/dt = N が成立する。また、この関係は重心まわりについても成立する。」 とあります。だから、剛体が並進していても (2) Ia(dω/dt) = Na は成立する気がします。 ここで質問です。 もし、軸bが静止していれば、 (3) Ib(dω/dt) = Nb は成立しますか？ また、軸bが並進していた場合も 式(3)は成り立ちますか？ よろしくお願いします
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
ご回答の前に記憶や試験の回答に頼らず、土台から教科書の示す目標に向かって論理を積み上げる事を推奨します． 物理にはいろいろ矛盾があり、今後もシリーズで記事にしますのでお楽しみください．