Компенсация импульса и момента импульсаИмпульс модельного кристалла из N частиц даётся формулой , где m i – массы частиц, - их скорости до компенсации импульса. Скорость центра инерции кристалла связана с импульсом соотношением . Вычитание этой скорости из скоростей всех частиц останавливает собственное движение кристалла: . Предположим, что кристалл только вращается как твердое тело вокруг какой-нибудь оси, и больше частицы никуда не движутся (для упрощения выражений). Это вращение характеризуется постоянной угловой скоростью , связанной со скоростями частиц соотношением . Здесь - скорости и координаты i -ой частицы. Момент импульса этого кристалла рассчитывается по формуле , где N – количество частиц. Двойное векторное произведение можно преобразовать по формуле , тогда получится, что . Это векторное уравнение эквивалентно системе из трех уравнений для компонент векторов и : . Значения компонент векторов с верхними и нижними индексами одинаковы – положение индексов указывает на ко- и контравариантность векторов. Отметим также, что слагаемые вида для симметричного относительно оси вращения кристалла равны нулю, так что и для реальных кристаллов должны быть близки к нулю. Таким образом, если для кристалла с произвольными скоростями частиц рассчитан момент импульса , то может быть, решением записанной системы уравнений, получена соответствующая угловая скорость . Если теперь получить новые скорости частиц по формуле , то момент импульса кристалла станет равным нулю. При этом изменение самого импульса будет иметь вид , где M – масса кристалла, - радиус-вектор центра инерции. Очевидно, что если отсчитывать координаты от центра инерции, то , и импульс не изменится. Кроме того, перед остановкой вращения кристалла нужно обнулить суммарный импульс, тогда ось вращения обязательно будет проходить через центр инерции, что подразумевается в формуле.
|