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Cantidad de movimiento angular de una partícula


Enviado por   •  8 de Mayo de 2014  •  1.881 Palabras (8 Páginas)  •  400 Visitas

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Cantidad de movimiento angular de una

partícula

El momento angular o momento cinético es una magnitud de gran importancia

en todas las teorías físicas de la mecánica, desde la mecánica clásica a la mecánica

cuántica, pasando por la mecánica relativista. Su importancia en todas ellas se

debe a que está relacionada con las simetrías rotacionales de los sistemas físicos.

Bajo ciertas condiciones de simetría rotacional de los sistemas es una magnitud

que se mantiene constante con el tiempo a medida que el sistema evoluciona, lo

cual da lugar a una ley de conservación conocida como ley de conservación del

momento angular. El momento angular para un cuerpo rígido que rota respecto

a un eje, es la resistencia que ofrece dicho cuerpo a la variación de la velocidad

angular. En el Sistema Internacional de Unidades el momento angular se mide en

kg •m2/s.

Esta magnitud desempeña respecto a las rotaciones un papel análogo al mo-

mento lineal en las traslaciones. Sin embargo, eso no implica que sea una magnitud

exclusiva de las rotaciones; por ejemplo, el momento angular de una partícula que

se mueve libremente con velocidad constante (en módulo y dirección) también se

conserva.

El nombre tradicional es momento cinético, pero por influencia del inglés an-

gular momentum hoy son frecuentes momento angular y otras variantes como

cantidad de movimiento angular o ímpetu angular.

Figura 2.1: El momento angular de una partícula con respecto al punto O es el pro-

ducto vectorial de su momento lineal por el vector de posición.

ITESCAM

MCT-1008

Dinámica

________________________________________

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2. Cinética de partículas

El momento angular de una partícula o masa puntual con respecto a un punto

O del espacio se define como el momento de su cantidad de movimiento ⇀

p con

respecto a ese punto. Normalmente se designa mediante el símbolo ⇀

L. Siendo ⇀

r el

vector que une el punto O con la posición de la masa puntual, será

L = ⇀

r × ⇀

p = ⇀

r × m⇀

v

El vector ⇀

L es perpendicular al plano que contiene ⇀

r y ⇀

v en la dirección indicada

por la regla del producto vectorial o regla de la mano derecha y su módulo o

intensidad es:

L = mrv sin θ = p r sin θ = p bp

esto es, el producto del módulo del momento lineal por su brazo (bp en el dibujo),

definido éste como la distancia del punto respecto al que se toma el momento a la

recta que contiene la velocidad de la partícula.

Derivemos el momento angular con respecto al tiempo:

d

L

dt

=

d

dt

(⇀

r × ⇀

p) = (

d⇀

r

dt

× ⇀

p) + (⇀

r ×

d⇀

p

dt )

El primero de los paréntesis es cero ya que la derivada de ⇀

r, con respecto al

tiempo no es otra cosa que la velocidad ⇀

v y, como el vector velocidad es paralelo

al vector cantidad de movimiento ⇀

p, el producto vectorial es cero. En cuanto al

segundo paréntesis, tenemos:

d

L

dt

= ⇀

r ×

d⇀

p

dt

= ⇀

r ×

d

dt

(m⇀

v) = ⇀

r × (m⇀

a)

donde ⇀

a es la aceleración de la partícula, de modo que m⇀

a =

F es la fuerza que

actúa sobre ella. Puesto que el producto vectorial de ⇀

r por la fuerza es el momento

o

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