Moment pędu
© MinutePhysics (A Britannica Publishing Partner)Zobacz wszystkie filmy do tego artykułu
Kątowy moment pędu, właściwość charakteryzująca bezwładność obrotową obiektu lub układu obiektów w ruchu wokół osi, która może, ale nie musi przechodzić przez obiekt lub układ. Ziemia ma orbitalny moment pędu z powodu rocznego obrotu wokół Słońca i spinowy moment pędu z powodu dziennego obrotu wokół własnej osi. Moment pędu jest wielkością wektorową, wymagającą podania zarówno wielkości, jak i kierunku do jej pełnego opisu. Wielkość momentu pędu obiektu krążącego po orbicie jest równa jego momentowi liniowemu (iloczynowi masy m i prędkości liniowej v) razy prostopadła odległość r od środka obrotu do prostej poprowadzonej w kierunku ruchu chwilowego i przechodzącej przez środek ciężkości obiektu, czyli po prostu mvr. Z kolei dla obiektu wirującego moment pędu należy traktować jako sumę wielkości mvr dla wszystkich cząstek wchodzących w skład obiektu. Moment pędu można sformułować równoważnie jako iloczyn I, momentu bezwładności, i ω, prędkości kątowej obracającego się ciała lub układu, lub po prostu Iω. Gdy obrót jest zgodny z jedną z głównych osi ciała, kierunek wektora momentu kątowego jest zgodny z kierunkiem osi obrotu danego obiektu i jest oznaczany jako dodatni w kierunku, w którym posuwałaby się śruba prawoskrętna, gdyby była obracana w podobny sposób. Właściwymi jednostkami MKS lub SI dla momentu pędu są kilogramy metrów podniesione do kwadratu na sekundę (kg-m2/s).
Dla danego obiektu lub układu odizolowanego od sił zewnętrznych całkowity moment pędu jest stały, co jest znane jako prawo zachowania momentu pędu. Sztywny obiekt wirujący, na przykład, nadal wiruje ze stałą prędkością i stałą orientacją, chyba że pod wpływem przyłożenia zewnętrznego momentu obrotowego. (Szybkość zmiany momentu pędu jest w rzeczywistości równa przyłożonemu momentowi). Łyżwiarz figurowy obraca się szybciej, czyli ma większą prędkość kątową ω, gdy ramiona są wyciągnięte do wewnątrz, ponieważ takie działanie zmniejsza moment bezwładności I, podczas gdy iloczyn Iω, czyli moment pędu łyżwiarza, pozostaje stały. Z powodu zachowania kierunku jak i wielkości, wirujący żyrokompas w samolocie pozostaje stały w swojej orientacji, niezależnie od ruchu samolotu.
Aby rozszerzyć pojęcie orbitalnego i spinowego momentu pędu na analogiczne własności cząstek subatomowych, takich jak elektrony, zobacz spin. Zobacz też moment pędu.