Всем известно что если бросить кошку вверх ногами она всё а на вер приземлился на лапы, даже без хвостовые кошки обладают этой загадочной способностью. Но если момент внешних сил равен 0 то момент импульса кошки должен сохраняться , а если это так то каким образом кошка переворачивается на 180 градусов? Если же момент импульса не сохраняется то где и как он должен изменится
Коротко: да, если внешних моментов сил нет (или они очень малы, как в свободном полёте кошки), то суммарный момент импульса системы сохраняется. Но это не значит, что кошка не может повернуться на 180 градусов. Она делает это за счёт изменений своей формы и перераспределения внутреннего момента импульса между частями тела. Момент импульса всей кошки может оставаться нулевым, а её ориентация в пространстве изменяться.
Что происходит на практике
- Момент импульса сохраняется: dL/dt = τ_ext. При отсутствии внешних сил (или при их пренебрежимо малой величине) τ_ext ≈ 0, значит L ≈ константа.
- Кошка неRigid_body: её тело состоит из множества частей, которые могут двигаться относительно друг друга (позвоночник, лапы, хвост и т. п.). Внутренние силы (между частями) не создают внешнего момента импульса, но они могут перераспределять его между частями.
- Изменение формы изменяет распределение массы и момент инерции относительно разных осей. При этом общая величина L остаётся той же, но компоненты L различных частей и их ориентации могут менять направление и величину так, что тело поворачивает свою ось в пространстве.
- Приведу интуитивно простую картину: кошка сворачивается в шарик (увеличивает I вокруг вертикальной оси), её вращение замедляется (ω уменьшается, чтобы Iω сохраняло L). Затем она разворачивает передние/задние части в противоположном направлении и снова расправляет тело. В результате суммарная ориентация тела изменяется, и за счёт последовательности таких шагов кошка может закрутиться на 180° относительно исходного положения, не нарушив сохранение L.
Ответ на ваши вопросы
- «Если момент внешних сил равен 0, то момент импульса кошки должен сохраняться, а если это так то каким образом кошка переворачивается на 180 градусов?»
Да, L сохраняется. Но кошка переворачивается за счёт перераспределения внутреннего момента импульса между частями тела при изменении формы. В процессе она может накапливать изменение ориентации без нарушения общего нуля L: части тела могут иметь противонаправленные внутренние моменты импульса, суммарно дающие нулевой L, но приводящие к изменению ориентации туловища.
- «Если же момент импульса не сохраняется то где и как он должен изменится»
Если внешние torques не нулевые (например, сопротивление воздуха, контакт с поверхностью земли во время приземления и т. п.), то dL/dt = τ_ext. Тогда L может расти или погибать в зависимости от знака τ_ext. Но во время свободного полёта, когда внешних сил слабые и центр тяжести действует без момента (гравитация даёт torque лишь через неликвидное смещение центра), основное изменение ориентации достигается за счёт внутренних перераспределений и изменений I. Пока кошка в воздухе, внешние моменты силы обычно пренебрежимо малы.
Кратко: сохранение L не мешает кошке поворачиваться. Она “меняет форму” так, чтобы распределение импульсов между частями позволило ей изменить ориентацию тела в пространстве, не нарушив нулевой суммарный момент импульса. Это классический «задача кошки» в динамике небRigid_body и иллюстрирует разницу между L и ω для неRigid_body систем.