Moment cinetic | moment de rotație
Momentul unghiular sau momentul de rotație (L) al unui obiect care se rotește în jurul unei axe este produsul dintre momentul său de inerție și viteza sa unghiulară:
unde
este momentul de inerție (rezistența la accelerația sau decelerația unghiulară, egală cu produsul dintre masă și pătratul razei sale, măsurată perpendicular pe axa de rotație);
este viteza unghiulară.
Există trei tipuri de moment unghiular: momentul unghiular vibrațional, momentul unghiular de rotație și momentul unghiular orbital.
Momentul unghiular al patinatoarei artistice se conservă - pe măsură ce aceasta își micșorează raza prin retragerea brațelor și a picioarelor, momentul de inerție scade, dar viteza unghiulară crește pentru a compensa.
Momentul unghiular de vibrație
Momentul unghiular de vibrație este cel al fotonilor. Porțiunea sa minimă este cuanta Planck de vibrație sau de acțiune:
Conform acestei imagini, crearea fotonilor trebuie privită ca și cum ai cânta la chitară - ca o creștere bruscă a excitației unuia dintre modurile de vibrație.
-Davies, Paul. The Forces of Nature CUP, 1979, p. 116.
... unui cuantum energetic de vibrație, precum cel al lui Planck, trebuie să-i corespundă un cuantum energetic de rotație ...
-Birtwistle, George. The Quantum Theory of the Atom CUP, 2015, pp. 2-3
Cuantul de acțiune Planck, h, are exact dimensiunile unui moment unghiular ...
-Biedenharn, L. C.; Louck, J. D. Angular Momentum in Quantum Physics Addison-Wesley Pub. Co., Advanced Book Program, 1981
Moment unghiular de spin
Momentul unghiular de rotație este cel al unui obiect care se rotește în jurul unei axe care trece prin centrul obiectului (de exemplu, un top care se rotește în jurul axei sale centrale).
Un obiect care este foarte depărtat de axa de rotație are un moment de inerție mare - este foarte greu să îl faci să înceapă să se învârtă, dar odată ce începe să se învârtă, este foarte greu să îl oprești. În mod similar, este mai ușor să faci un obiect să înceapă să se rotească la o viteză unghiulară mică decât să îl faci să înceapă să se rotească la o viteză unghiulară mare. Acesta este motivul pentru care momentul unghiular de rotație depinde atât de cât de întins este obiectul (moment de inerție), cât și de cât de repede se rotește (viteză unghiulară).
Momentul unghiular orbital
Momentul unghiular orbital este cel al unui obiect care se rotește în jurul unei axe care nu trece prin centrul obiectului. De exemplu, Soarele și Pământul orbitează unul în jurul celuilalt prin rotația în jurul unei axe care trece prin Soare, dar nu și prin centrul acestuia. Momentul unghiular orbital măsoară cât de greu ar fi ca obiectul să nu se mai rotească în jurul axei.
Conservare
Momentul unghiular este o mărime conservată - momentul unghiular al unui obiect rămâne constant, cu excepția cazului în care un cuplu extern acționează asupra lui.
Momentul unghiular are atât o direcție, cât și o mărime, iar ambele sunt conservate. Motocicletele, frizbees și gloanțele raiate își datorează toate proprietățile utile conservării momentului cinetic. Conservarea momentului cinetic este, de asemenea, motivul pentru care uraganele au spirale și stelele neutronice au rate de rotație ridicate. În general, conservarea limitează mișcarea posibilă a unui sistem, dar nu o determină în mod unic.
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este momentul unghiular?
R: Momentul unghiular, cunoscut și sub numele de moment de rotație, este produsul dintre momentul de inerție al unui obiect și viteza sa unghiulară.
Î: Cum se calculează momentul unghiular?
R: Momentul unghiular se calculează prin înmulțirea momentului de inerție al unui obiect și a vitezei sale unghiulare. Acest lucru poate fi exprimat matematic sub forma L = Iù, unde I este momentul de inerție (rezistența la accelerația sau decelerația unghiulară) și ù este viteza unghiulară.
Î: Care sunt cele trei tipuri de moment unghiular?
R: Cele trei tipuri de moment cinetic sunt: vibrațional, de rotație și orbital.
