Física 2 - Cantidad de movimiento angular PDF

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Resumen de clase de Física 2 sobre Cantidad de movimiento angular...

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Física moderna – Resumen Cantidad de movimiento angular Las cosas que giran, ya sea una colonia espacial, un cilindro que rueda por un plano inclinado o un acróbata que hace un salto mortal, siguen girando hasta que algo las detiene. Un objeto en rotación tiene una “inercia de rotación”. Todos los objetos en movimiento tienen “inercia de movimiento” o cantidad de movimiento: el producto de masa y velocidad. Este tipo de cantidad de movimiento es cantidad de movimiento lineal. De igual modo, la “inercia de rotación” de los objetos que giran se llama cantidad de movimiento angular. Un planeta que orbita el Sol, una roca que gira sujeta al extremo de una cuerda y los pequeños electrones que giran en torno a los núcleos atómicos tienen todos cantidad de movimiento angular. La cantidad de movimiento angular se define como el producto de la inercia rotacional y la velocidad rotacional: Cantidad de movimiento angular = inercia rotacional × velocidad rotacional Es la contraparte de la cantidad de movimiento lineal: Cantidad de movimiento lineal = masa × velocidad Al igual que la cantidad de movimiento lineal, la cantidad de movimiento angular es una cantidad vectorial y tiene dirección así como magnitud. En este libro no se abordará la naturaleza vectorial de la cantidad de movimiento angular (ni del momento de torsión, que también es un vector), excepto para reconocer la extraordinaria acción del giroscopio. La rueda de bicicleta giratoria de la Figura 8.50 muestra lo que ocurre cuando un momento de torsión causado por la gravedad de la Tierra actúa para cambiar la dirección de su cantidad de movimiento angular (que es a lo largo del eje de la rueda). El tirón de la gravedad que normalmente actúa para tumbar la rueda y cambiar su eje de rotación hace, más bien, que preceda en torno a un eje vertical. Tienes que hacerlo tú mismo de pie sobre una tornamesa para creerlo realmente. Es probable que no lo comprendas por completo a menos que realices estudios avanzados en el futuro. 1

Física moderna – Resumen

Para el caso de un objeto que sea pequeño comparado con la distancia radial respecto de su eje de rotación, como una lata que gira sujeta de una larga cuerda o un planeta que orbita en un círculo alrededor del Sol, la cantidad de movimiento angular puede expresarse como la magnitud de su cantidad de movimiento lineal, mv, multiplicada por la distancia radial, 𝑟 (Figura 8.51). En notación abreviada: 𝐿 = 𝑚𝑣𝑟 Así como una fuerza externa neta es indispensable para cambiar la cantidad de movimiento lineal de un objeto, se necesita un momento de torsión externo neto para cambiar la cantidad de movimiento angular de un objeto. Es posible plantear una versión rotacional de la primera ley de Newton (la ley de la inercia): Un objeto o sistema de objetos conservará su cantidad de movimiento angular a menos que actúe sobre él un momento de torsión externo neto. El sistema solar tiene una cantidad de movimiento angular que incluye al Sol, los planetas que giran y orbitan, y miríadas de otros cuerpos más pequeños. La cantidad de

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Física moderna – Resumen movimiento angular del sistema solar en la actualidad será su cantidad de movimiento angular durante eones por venir. Sólo un momento de torsión externo proveniente del exterior del sistema solar puede cambiarlo. En ausencia de tal momento de torsión, se dice que la cantidad de movimiento angular del sistema solar se conserva.

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