Momento angolare
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Momento angolare, proprietà che caratterizza l’inerzia rotatoria di un oggetto o di un sistema di oggetti in movimento attorno ad un asse che può o meno passare attraverso l’oggetto o il sistema. La Terra ha momento angolare orbitale a causa della sua rivoluzione annuale intorno al Sole e momento angolare di rotazione a causa della sua rotazione giornaliera intorno al suo asse. Il momento angolare è una quantità vettoriale, che richiede la specificazione sia di una grandezza che di una direzione per la sua descrizione completa. La grandezza del momento angolare di un oggetto orbitante è uguale al suo momento lineare (prodotto della sua massa m e della velocità lineare v) per la distanza perpendicolare r dal centro di rotazione a una linea disegnata nella direzione del suo moto istantaneo e passante per il centro di gravità dell’oggetto, o semplicemente mvr. Per un oggetto rotante, invece, il momento angolare deve essere considerato come la somma della quantità mvr per tutte le particelle che compongono l’oggetto. Il momento angolare può essere formulato in modo equivalente come il prodotto di I, il momento d’inerzia, e ω, la velocità angolare, di un corpo o sistema rotante, o semplicemente Iω. Quando la rotazione è allineata con uno degli assi principali di un corpo, la direzione del vettore del momento angolare è quella dell’asse di rotazione dell’oggetto dato ed è designato come positivo nella direzione in cui una vite a destra avanzerebbe se girata in modo simile. Le unità MKS o SI appropriate per il momento angolare sono il chilogrammo metro quadrato al secondo (kg-m2/sec).
Per un dato oggetto o sistema isolato da forze esterne, il momento angolare totale è una costante, un fatto che è noto come legge di conservazione del momento angolare. Un oggetto rigido che gira, per esempio, continua a girare ad una velocità costante e con un orientamento fisso a meno che non sia influenzato dall’applicazione di una coppia esterna. (Il tasso di cambiamento del momento angolare è, infatti, uguale alla coppia applicata). Un pattinatore artistico gira più velocemente, o ha una maggiore velocità angolare ω, quando le braccia sono tirate verso l’interno, perché questa azione riduce il momento d’inerzia I mentre il prodotto Iω, il momento angolare del pattinatore, rimane costante. A causa della conservazione della direzione e della grandezza, una bussola rotante in un aeroplano rimane fissa nel suo orientamento, indipendentemente dal moto dell’aeroplano.
Per l’estensione della concezione del momento angolare orbitale e di spin alle proprietà analoghe delle particelle subatomiche come gli elettroni, vedi spin. Vedi anche momento.