Qu'est-ce que la conservation du moment angulaire?
La conservation du moment cinétique est un concept fondamental en physique, de même que la conservation de l’énergie et la conservation du moment linéaire. Il indique que le moment angulaire total d'un système doit rester le même, ce qui signifie qu'il est conservé. Le moment angulaire est une propriété de vecteur, ce qui signifie qu'il est défini à la fois par une magnitude et une direction. La conservation du moment angulaire implique donc également des vecteurs.
La conservation du moment cinétique s’applique aux systèmes où le couple total appliqué est 0. Le couple est une force de rotation, telle qu’une torsion. Pour déterminer si la conservation du moment cinétique s’applique, la somme des moments cinétiques dans le système avant et après un changement est additionnée. Si le moment cinétique après le changement est inférieur à 0, le moment cinétique est conservé.
Le moment cinétique, souvent représenté par la lettre L dans les équations, est une propriété du moment d'inertie et de la vitesse angulaire d'un objet. Le moment d'inertie, généralement représenté par la lettre I, est une mesure de la résistance d'un objet aux changements de rotation. C'est une fonction de la masse et de la forme de l'objet. Les unités d’un moment d’inertie sont la masse fois l’aire, mais la formule exacte du moment d’inertie dépend de la forme de l’objet. Les manuels de physique et d’ingénierie comportent souvent un tableau avec des formules pour le moment d’inertie des formes d’objet courantes afin de faciliter les calculs.
La vitesse angulaire d'un objet est mesurée en radians par seconde et est généralement représentée par la lettre grecque oméga. Il est calculé en divisant la composante du vecteur vitesse perpendiculaire au rayon de mouvement par le rayon. En pratique, le résultat est souvent obtenu en multipliant la magnitude du vecteur vitesse par le sinus de l'angle du vecteur et en la divisant par la magnitude du rayon.
Pour trouver le moment angulaire d'un objet, le moment d'inertie est multiplié par la vitesse angulaire. Puisque les deux sont des quantités vectorielles, la conservation du moment cinétique doit également impliquer une quantité vectorielle. La multiplication vectorielle est effectuée pour calculer le moment cinétique, L = I * w.
Si l'objet pour lequel le moment angulaire est calculé est une très petite particule, vous pouvez le calculer à l'aide de l'équation L = m * v * r. Dans cette équation, m est la masse de la particule, v est la composante du vecteur vitesse perpendiculaire au rayon de mouvement et r est la longueur du rayon. Les quantités de cette équation sont toutes scalaires et un signe positif ou un signe négatif est utilisé pour indiquer le sens de la rotation.