Wat is het behoud van hoekmomentum?

Het behoud van hoekmomentum is een fundamenteel concept in de fysica, samen met het behoud van energie en het behoud van lineair momentum. Het stelt dat het totale hoekmomentum van een systeem hetzelfde moet blijven, wat betekent dat het behouden is. Angular momentum is een vectoreigenschap, wat betekent dat het wordt gedefinieerd door zowel een grootte als een richting, dus het behoud van hoekmomentum omvat ook vectoren.

Behoud van hoekmoment geldt voor systemen waarbij het totale toegepaste koppel 0 is. Koppel is rotatiekracht, zoals een draaiing. Om te bepalen of behoud van hoekmoment van toepassing is, wordt de som van de hoekmomenten in het systeem voor en na een verandering bij elkaar opgeteld. Als het hoekmoment na de verandering minus dat vóór de verandering gelijk is aan 0, werd het hoekmoment behouden.

Hoekmoment, vaak weergegeven door de letter L in vergelijkingen, is een eigenschap van het traagheidsmoment en de hoeksnelheid van een object. Het traagheidsmoment, meestal voorgesteld door de letter I, is een maat voor de weerstand van een object tegen veranderingen in rotatie. Het is een functie van de massa en vorm van het object. De eenheden van een traagheidsmoment zijn massa maal oppervlakte, maar de exacte formule voor het traagheidsmoment hangt af van de vorm van het object. Natuurkunde en technische studieboeken bevatten vaak een grafiek met formules voor het traagheidsmoment van gemeenschappelijke objectvormen om te helpen bij berekeningen.

De hoeksnelheid van een object wordt gemeten in radialen per seconde en wordt meestal weergegeven door de Griekse letter omega. Het wordt berekend door de component van de snelheidsvector die loodrecht staat op de bewegingsstraal te delen door de straal. In de praktijk wordt het resultaat vaak bereikt door de grootte van de snelheidsvector te vermenigvuldigen met de sinus van de hoek van de vector en te delen door de grootte van de straal.

Om het hoekmomentum van een object te vinden, wordt het traagheidsmoment vermenigvuldigd met de hoeksnelheid. Aangezien beide vectorgrootheden zijn, moet het behoud van het hoekmomentum ook een vectorgrootheid omvatten. Vectorvermenigvuldiging wordt uitgevoerd om het hoekmomentum te berekenen, L = I * w.

Als het object waarvoor het hoekmoment wordt berekend een heel klein deeltje is, kan het worden berekend met behulp van de vergelijking L = m * v * r. In deze vergelijking is m de massa van het deeltje, v is de component van de snelheidsvector die loodrecht staat op de bewegingsstraal en r is de lengte van de straal. De hoeveelheden in deze vergelijking zijn allemaal scalair en een positief of negatief teken wordt gebruikt om de rotatierichting aan te geven.