¿Qué es el momento angular? » Cienciahoy

El momento angular es la medida de cuánto movimiento tiene una masa cuando se mueve en órbitas circulares o gira sobre sí misma.

Mientras disfrutamos de un delicioso paseo en un carrusel, o vamos en motocicleta al trabajo, o cuando una bailarina gira con gracia en círculos, o cuando la Tierra gira alrededor de la luna, lo que estamos experimentando es un momento angular en acción.

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Un carrusel adquiere momento angular cuando comienza a girar. (Crédito de la foto: R0macho/Shutterstock)

El momento angular es una de las cantidades y cualidades físicas más importantes de la naturaleza. De hecho, la conservación del momento angular es la razón de nuestra propia existencia.

Sin embargo, antes de comenzar a hablar sobre el momento angular, hagamos un resumen rápido del momento mismo.

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¿Qué es Momentum?

En los deportes, decimos que cuando un equipo se desempeña realmente bien en un evento, será necesario un gran esfuerzo de otros equipos en el futuro para detener su racha ganadora.

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Se dice que un equipo en una racha ganadora ha cobrado impulso. (Crédito de la foto: Jacob Lund/Shutterstock)

En otras palabras, se podría decir que el impulso hace que sea difícil cambiar el estado en el que uno se encuentra en este momento.

¡Así es exactamente como funciona el impulso en la física! Momentum es la cantidad de movimiento que posee un objeto. Piense en ello como una cantidad invisible que las cosas alcanzan una vez que se mueven.

El impulso te dice cuánto se mueve una cierta cantidad de masa. Así como un equipo ganador necesita un oponente más fuerte para detener sus victorias consecutivas en los deportes, una vez que un objeto ha cobrado impulso, debe aplicar una fuerza externa sobre el objeto para cambiar su estado, es decir, hacer que se detenga.

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Una pelota gana impulso debido a su movimiento, que luego transfiere a la siguiente pelota cuando golpea, poniendo esa próxima pelota en movimiento. (Crédito de la foto: Phonlamai Photo/Shutterstock)

Entonces, el momento depende de cuánta masa hay y qué tan rápido se mueve esa masa, dando la ecuación:

P en esta ecuación representa el impulso (dado que la letra m ya se usa para la masa, los científicos usan P para el impulso de la palabra latina Pellere que significa “empujar algo con fuerza”), mientras que v representa la velocidad.

Las pequeñas flechas en la parte superior de P y v significan que estas son cantidades vectoriales, lo que significa que tienen dirección además de magnitud. Por lo tanto, cuando hablamos del impulso de algo, mencionamos cuánto está presente y en qué dirección va.

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Un tren tiene un gran impulso en la dirección en la que se mueve. (Crédito de la foto: Denis Belitsky/Shutterstock)

¿Qué es el momento angular?

Cuando introdujimos el impulso, hablamos sobre el movimiento de los objetos en línea recta, pero ¿y si el objeto simplemente gira o gira?

Bueno, cuando un objeto se mueve en una trayectoria circular, el momento angular reemplaza al momento normal.

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La Tierra se mueve en un círculo alrededor del sol mientras gira simultáneamente sobre su propio centro. Por eso tiene momento angular. (Crédito de la foto: grayjay/Shutterstock)

Imagina un círculo con un pequeño punto en el centro. Un objeto se mueve sobre el perímetro de este círculo. Ya hemos visto que cuando un objeto se pone en movimiento, gana momento, por lo que ahora que el objeto se mueve en círculo, ganará momento angular.

Ley de conservación del momento angular

Un neumático que se mueve en el perímetro del círculo. (Crédito de la foto: Emre Terim/Shutterstock)

El momento angular es muy similar al momento. Mientras que el momento nos dice cuánto movimiento tiene una cosa cuando se mueve en línea recta, el momento angular nos dice cuánto movimiento tiene un objeto cuando sigue una trayectoria circular.

Se llama momento angular porque el ángulo en el que el objeto se mueve desde una línea de referencia cambia constantemente.

La ecuación del momento angular también es muy similar a la del momento.

El producto de la masa, la velocidad que tiene el objeto en la dirección tangencial al perímetro del círculo y el radio del círculo dan el momento angular.

Otra forma de visualizar matemáticamente el momento angular es usar el momento de inercia, que actúa como masa para los objetos que se mueven en órbitas circulares, y la velocidad angular, que, como sugiere el nombre, actúa como velocidad para los objetos en movimiento circular o rotacional.

Obtenemos una ecuación muy similar a la de la cantidad de movimiento cuando usamos estas dos cantidades como:

Donde I es el momento de inercia y ω es la velocidad angular.

Conservación del momento angular

La cualidad más importante del momento angular y la razón por la que es tan importante en nuestras vidas es que se conserva. La conservación del momento angular significa que el momento angular total dentro de un sistema permanece constante, a menos que haya un momento de torsión externo (que es la fuerza que hace que los objetos giren) que provoque un cambio. En otras palabras, el momento angular permanece igual mientras uno no lo perturbe.

Si hay un cierto número de objetos en un sistema (es decir, hay algunos objetos que se mueven cerca), su momento angular total siempre permanecerá constante.

Conservación del momento angular con diagrama de esquema de fórmula mecánica

Conservación del momento angular de una bailarina mientras gira. (Crédito de la foto: VectorMine/Shutterstock)

Una bailarina puede girar más rápido cuando retrae los brazos porque cuando el radio de giro disminuye, la velocidad de giro aumenta para mantener constante el momento angular (o en otras palabras, para asegurarse de que se conserva el momento angular) .

Es un pensamiento asombroso. Es como si la naturaleza tuviera su propia voluntad y se asegurara de que el momento angular se conserve sin importar nada al hacer ajustes en el movimiento de los objetos.

Conclusión

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Un trompo colorido que se mueve con un momento angular. (Crédito de la foto: Morten Watkins/Shutterstock)

El momento angular es solo una forma diferente de momento, que se experimenta cuando un objeto se mueve en círculos. Se puede considerar como la cantidad que indica cuánto movimiento está tomando un objeto mientras se mueve en una trayectoria circular.

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