实际上绕哪个点都是角动量守恒.
绕瞬心或质心转动是最简单的取法:
(1)取瞬心:
假定瞬心距端点为x
撞后端点速度:v’=ωx
中点速度:Vc=ω(x-Rc)
碰撞过程中总动量守恒:mv=mv'+MVc=mωx +Mω(x-Rc)①
碰撞过程中绕瞬心的角动量守恒:
mvx=[Ic M(Rc-x)^2+mx^2]ω ②
其中Ic=1/12ML^2,Rc=L/2
由①②
M(x-Rc)Rc=Ic
x=2L/3
(2)取杆的质心:
撞后杆的角动量:∫M/L(Vc+ω(y-Rc))(y-Rc)dy=Icω
(3)取任意转轴:
取端点为R,质心为Rc,任意一点Ri,转轴x.
撞后杆的角动量:
∑Mi[Vc+ω(Ri-Rc)](Ri-x)
=MVc(Rc-x)+∑Miω(Ri-Rc+Rc-x)(Ri-Rc)
=MVc(Rc-x)+∑Miω(Ri-Rc)^2+∑Miω(Ri-Rc)(Rc-x)
=MVc(Rc-x)+∑Miω(Ri-Rc)^2
=MVc(Rc-x)+Icω
m角动量的变化量:
m(R-x)v=m(R-x)v'+MVc(Rc-x)+Icω③
动量守恒:m(v-v')=MVc④
取③中x=Rc即退化为杆质心为转轴的问题,也即你的问题;取瞬心x=Xo,这时Vc=ω(Rc-Xo),v'=ω(R-Xo)可退化为②.
实际上结合③④可得:
MVc(R-Rc)=Icω⑤
可发现该式与转轴x的选择无关,进一步佐证了转轴可任意选取.