質問: 角運動量保存則 宇宙空間に宇宙船が静止していて、宇宙船には星からの引力等の外力は一切働いてないとして、 静止した宇宙船の内部ではドラムが回転しており、ドラムはloの角運動量を持っているとします。 この回転しているドラムの回転軸を前後逆さまにした時、宇宙船はどんな運動を行うか。 という問題を考えてみたのですが、 外力が働かないのなら、角運動量は保存されて、 ドラムの回転軸を逆さまにしても、宇宙船は静止したままになるのでしょうか?よくわかりません。 どなたかご教授お願いします。
回答: 角運動量が保存されるときは、中心力が働いている ときですよ。dl/dt=n(力のモーメント)=0ならば l=一定です。n=r×f(外積)=0⇒rとfは平行、 つまりfが常にr方向すなわち中心力ということです。 でも、f=0でも確かに角運動量は保存されそうですね。 内部のドラムは回転している、つまり加速度を受けているのだから、当然ドラムには外力が働いてます。 ですから、宇宙船はドラムから力を受けていると思います。ですから、星からの引力がなくとも、宇宙船は ドラムからの力により回転するのではないでしょうか。回転軸を変えれば、それに応じて宇宙船の回転方向も変わるのではないでしょうか。