生活中的力学

1、生活中的力学为毛人为毛人们走路的们走路的时候要时候要甩手呢甩手呢？为了身体平衡？为了身体平衡？A simple question一个简单的问题这个回答这个回答似乎和没说一个样似乎和没说一个样角动量与角动量定理为了为了讲清楚这个问题讲清楚这个问题，我们引入角动量的概念。我们引入角动量的概念。当然，只能是简化版。当然，只能是简化版。不明觉厉啊不明觉厉啊角动量与角动量定理对于一个质量为对于一个质量为 m 质点，以任意一质点，以任意一条直线作为参考轴，设被研究的质点条直线作为参考轴，设被研究的质点到这条轴的距离为到这条轴的距离为 r ，如果质点，如果质点 垂直垂直于于 r 方向方向 的速度为的速度为

2、v ，那么这个质点，那么这个质点（相对于这条参考轴）的角动量则为（相对于这条参考轴）的角动量则为 L = rmv 。mrvL = rmv 物体的角动量变化率等于它所受的外物体的角动量变化率等于它所受的外力矩（大家应该记得力矩是什么吧，力矩（大家应该记得力矩是什么吧，就是就是 r r 乘以垂直于乘以垂直于 r r 方向的力）方向的力）。因此因此，倘若系统没有外力矩作用，那，倘若系统没有外力矩作用，那么角动量么角动量守恒。守恒。选取过人的质心与地面垂直的直线作为参考轴选取过人的质心与地面垂直的直线作为参考轴。右脚右脚踩在地上而左脚往前迈时，左脚一个相对于轴向前的速度，踩在地上而左脚往前迈时，左脚一

3、个相对于轴向前的速度，而右脚有一个相对轴向后的速度而右脚有一个相对轴向后的速度。假设我们的手不甩的话假设我们的手不甩的话，它们，它们对身体总角动量就对身体总角动量就没有影响，没有影响，于于是身体有了一个绕参考轴顺时针旋转的是身体有了一个绕参考轴顺时针旋转的角动量。角动量。根据角动量定理，角动量只要发生改变，就必须有力矩作用在根据角动量定理，角动量只要发生改变，就必须有力矩作用在系统上系统上。因此因此，脚底必须给身体一个让其逆时针旋转的力矩，这是走路，脚底必须给身体一个让其逆时针旋转的力矩，这是走路时身体受到外力矩的唯一方式。时身体受到外力矩的唯一方式。人在匀速人在匀速走路时，我们把走路时，我们

4、把Ta所所受的受的合力近似当成为合力近似当成为 0 。因此这。因此这个力矩就必须是由一对等大、反向的力产生，而这个力就需要个力矩就必须是由一对等大、反向的力产生，而这个力就需要由脚底板和地面有个相对的旋转运动才能产生由脚底板和地面有个相对的旋转运动才能产生。如果不甩手，脚底板就要承受很别扭的转着搓地的运动。一般如果不甩手，脚底板就要承受很别扭的转着搓地的运动。一般来说人们在走路时是不会选择后者的。来说人们在走路时是不会选择后者的。当我们认可了脚底不会去转着搓地之后，人的身体整个就没有当我们认可了脚底不会去转着搓地之后，人的身体整个就没有外力矩了，进而有角动量守恒并且等于零。外力矩了，进而有角动量守恒并且等于零。当两腿让身体有顺时针旋转时，双手就必须让整体再有个逆时当两腿让身体有顺时针旋转时，双手就必须让整体再有个逆时针旋转，即哪边的腿往前迈，哪边的手就必须往后甩，这样才针旋转，即哪边的腿往前迈，哪边的手就必须往后甩，这样才能让整体角动量保持为零，这能让整体角动量保持为零，这就是人走路时习惯甩手的原因。就是人走路时习惯甩手