■角運動量保存の法則

はじめに、運動量とは？
質量(m)に速さ(v)をかけたもの
m×v

単位(次元)でみてみると、
kg×m×1/t

これは、ある重さの物体がある速さで動いている時の状態を表している.
わかりやすく、人間で考えてみよう.
体重６０kgの人が、速さ１m/sで歩いている状態。
運動量は、６０kgm/sという状態。
この状態は、外から力が加えられない限り保存される。
つまり『運動量保存の法則』。



では、今，人が回転イスに座っている状態を考える．
その人は，両手を広げて座り，両手には鉄アレイを持っている．
鉄アレイは，それぞれ重さ５�sである．
その人は別の人に押してもらい，くるくる回り始めた．
イスの摩擦を考えないとすれば，始めの速さで一定に回りつづけるはずである．
回転中に，その人は鉄アレイを持つ腕を縮めたとしよう．
さて，どうなるであろう？


答えは，回転が速くなるである．
なぜか？これは角運動量が保存されているからである．
円運動の場合，回転軸を中心とした角運動量(L)は，
回転半径(r)，運動している物体の質量(m)，回転している速さ(v)の３つの量を掛けたものになる．

L=r×m×v

角運動量は外から力が働かなければ保存される．
これが『角運動量保存の法則』である．

上の例では，回転をはじめてから外からの力は働いていないので，この角運動量保存の法則が成り立つ．
運動している物体の質量は変わらず，鉄アレイを持っている手を縮めた，つまり回転半径が縮まったので，回転している速さが増したのである．

回転イスを使った角運動量保存則の実験(realビデオ)

注意：real player では、鉄アレイは持たず回っている。