Moment cinétique

Moment angulaire, propriété caractérisant l’inertie rotative d’un objet ou d’un système d’objets en mouvement autour d’un axe qui peut ou non traverser l’objet ou le système. La Terre possède un moment angulaire orbital en raison de sa révolution annuelle autour du Soleil et un moment angulaire de rotation en raison de sa rotation quotidienne autour de son axe. Le moment angulaire est une quantité vectorielle, nécessitant la spécification d’une magnitude et d’une direction pour sa description complète. La magnitude du moment cinétique d’un objet en orbite est égale à son moment linéaire (produit de sa masse m et de sa vitesse linéaire v) par la distance perpendiculaire r entre le centre de rotation et une ligne tracée dans la direction de son mouvement instantané et passant par le centre de gravité de l’objet, ou simplement mvr. Pour un objet en rotation, par contre, le moment cinétique doit être considéré comme la somme de la quantité mvr pour toutes les particules composant l’objet. Le moment cinétique peut être formulé de manière équivalente comme le produit de I, le moment d’inertie, et ω, la vitesse angulaire, d’un corps ou d’un système en rotation, ou simplement Iω. Lorsque la rotation est alignée avec l’un des axes principaux d’un corps, la direction du vecteur du moment angulaire est celle de l’axe de rotation de l’objet donné et est désignée comme positive dans la direction dans laquelle une vis à droite avancerait si elle était tournée de façon similaire. Les unités MKS ou SI appropriées pour le moment cinétique sont les kilogrammes mètres carrés par seconde (kg-m2/sec).

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mécanique : Momentum angulaire et couple

Une particule de masse m et de vitesse v a un momentum linéaire p = mv. La particule…

Pour un objet ou un système donné isolé des forces extérieures, le moment cinétique total est une constante, un fait connu sous le nom de loi de conservation du moment cinétique. Un objet rigide en rotation, par exemple, continue à tourner à une vitesse constante et avec une orientation fixe, à moins d’être influencé par l’application d’un couple externe. (Le taux de variation du moment cinétique est, en fait, égal au couple appliqué). Un patineur artistique tourne plus vite, ou a une plus grande vitesse angulaire ω, lorsque les bras sont tirés vers l’intérieur, car cette action réduit le moment d’inertie I tandis que le produit Iω, le moment angulaire du patineur, reste constant. En raison de la conservation de la direction ainsi que de la magnitude, un gyrocompas en rotation dans un avion reste fixe dans son orientation, indépendamment du mouvement de l’avion.

Pour l’extension de la conception du moment angulaire orbital et de spin aux propriétés analogues des particules subatomiques telles que les électrons, voir spin. Voir aussi momentum.