En física se estudia la cantidad de movimiento como el momento angular. Esta cantidad de movimiento angular se aplica en el movimiento de rotación, lo que hace que el momento lineal es para el movimiento de traslación. El momento angular es una magnitud vectorial que se caracteriza principalmente por la rotación de una partícula de forma puntual o un objeto extendido alrededor de un eje que pasa por un punto.
En este artículo vamos a contarte todo lo que debes saber sobre el momento angular de su utilidad en física.
Índice
Qué es el momento angular
Cuando intentamos calcularlo de algún objeto que está situado el movimiento alrededor de un eje siempre se necesita especificar el eje de rotación convenientemente. Vamos a comenzar a medir con un punto material de masa m, el momento angular se escribe mediante la sigla L. El momento lineal es p y la posición de la partícula con respecto al eje que pasa por un determinado punto O es r.
Es así como tenemos que se calcula de la siguiente manera: L = r x p
El reactor que resulta de un producto vectorial es perpendicular al plano que se forma por los vectores participantes. Esto significa que la dirección el sentido que se puede llegar encontrar mediante la regla de la mano derecha para el producto cruz. El momento angular se mide en unidades de kg por metro cuadrado/segundos. Esto se mide según el sistema internacional de unidades y no tiene ningún nombre especial.
Esta definición del momento angular tiene más sentido para aquellos cuerpos que están formados por muchas partículas.
Cantidad de movimiento angular
El momento angular de una partícula puntual lo utilizamos para caracterizar el estado de rotación de un punto o de un cuerpo que se pueda tratar como tal. Recuerda que esto sucede cuando las dimensiones del cuerpo son despreciables frente a las de la trayectoria de su movimiento. En relación a los vectores del momento angular con respecto a un punto dado y el momento lineal de una partícula puntual que se mueve como circunferencia es la cantidad de movimiento angular.
Para el caso de una partícula que se desplaza describiendo una circunferencia, el ángulo es de 90 grados. Esto es debido a que la velocidad del momento angular siempre es tangente a la circunferencia y por ello es perpendicular al radio.
Cuando hablamos de momento angular también lo hacemos del momento de inercia. Esto no es más que lo que se describe cuando un cuerpo rígido tiene una inercia de su propio cuerpo frente a la rotación alrededor de un cierto eje. Este momento de inercia depende no solamente de la masa del cuerpo, sino también de la distancia que hay desde el propio cuerpo hasta el eje de giro. Esto se puede comprender más fácilmente si pensamos que, para algunos objetos, es más fácil rotar con respecto a otros en un mismo eje. Esto depende de la formación y la estructura que tenga el propio objeto.
Paran sistema de partículas el momento de inercia se denota mediante la letra I y se calcula mediante la fórmula siguiente:
I = ∑ ri2 Δmi
Aquí tenemos que su notorio de m es una pequeña porción de masa y r es la distancia que tiene el cuerpo respecto al eje de rotación. El cuerpo estará totalmente extendido y compuesto por numerosas partículas, de ahí a que su momento de inercia total sea la sumatoria de todos los productos entre la masa y la distancia. Depende de la geometría que tengan objeto, la sumatoria cambia y pasa de una integral a una diferencial. El concepto de momento de inercia está estrechamente relacionado con el momento angular de un objeto o totalmente extendido.
Momento angular de un sistema de partículas
Vamos a considerar un sistema de partículas que está compuesto por diferentes masas y que está rotando siguiendo una circunferencia a la vez en el plano xy, cada una tiene una rapidez lineal que está relacionada con la rapidez angular. De esta forma, se puede calcular el total del sistema y viene dado por la sumatoria siguiente:
L = ω ∑ ri2 Δmi
Un cuerpo extendido puede llegar a dividirse en rebanadas cada una con un momento angular diferente. Si el eje de simetría del objeto en cuestión llega al coincidir con el eje z no hay ningún tipo de problema. Y esto es debido a que existen puntos que no se encuentra en el plano xy, por lo que las componentes que lo forman y que son perpendiculares a dicho eje se cancelan.
Vamos a ver ahora cuando varía. Normalmente, cuando una fuerza neta llega a actuar contra un cuerpo o una partícula, el momento lineal de dicha particular puede llegar a cambiar. En consecuencia de ello, también lo hará el momento angular.
Por otro lado, la conservación se da cuando varía existiendo momento de torsión metro. Si ese momento de torsión es cero, el momento angular se conserva de forma constante. Este resultado sigue siendo válido aún en el caso de que el cuerpo no sea completamente rígido.
Ejemplos de momento angular
Todo esto ha sido mucha teoría y no se puede entender bien sin ejemplos prácticos. Vamos a ver ejemplos prácticos del momento angular. En el primero tenemos el patinaje artístico y otros deportes donde existen giros. Cuando una patinadora comienza gira extiende sus brazos y luego nos encoge contra cuerpo para cruzar las piernas. Esto lo hace para aumentar la velocidad de giro. Siempre que el cuerpo oscile de forma constante, se contrae. Gracias a esta contracción pueda aumentar su velocidad de rotación. Ello se debe a que el hecho de poder contraer los brazos y las piernas hace que el momento de inercia sea también disminuido. Como el momento angular se conserva, la velocidad angular aumenta.
Otro ejemplo es por qué los gatos caen de pie. Aunque no tenga una cantidad de movimiento inicial, se asegura decir a rápidamente tanto las patas como la cola para poder cambiar su inercia de rotación y poder caer del pie. Mientras maniobran ese giro, su momento angular es nulo ya que su rotación no es continua.
Espero que con esta información pueda conocer más sobre ello.
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