Impulsmoment | rotatiemoment
Het impulsmoment of rotatiemoment (L) van een om een as draaiend voorwerp is het product van zijn traagheidsmoment en zijn hoeksnelheid:
waarbij
is het traagheidsmoment (weerstand tegen hoekversnelling of -vertraging, gelijk aan het product van de massa en het kwadraat van de straal, loodrecht gemeten vanaf de draaias);
is de hoeksnelheid.
Er zijn drie soorten impulsmoment: het trillingsimpulsmoment, het spinimpulsmoment en het orbitaal impulsmoment.
Het impulsmoment van de kunstschaatser blijft behouden - als zij haar straal verkleint door haar armen en benen in te trekken, neemt haar traagheidsmoment af, maar ter compensatie neemt haar hoeksnelheid toe.
Trillingshoekmoment
Het trillingsimpulsmoment is dat van fotonen. Het minimale deel ervan is het Planckquantum van de trilling of actie:
Volgens dit beeld moet het ontstaan van fotonen worden gezien als het tokkelen van een gitaar - als een plotselinge toename van de excitatie van een van de trillingswijzen.
-Davies, Paul. The Forces of Nature CUP, 1979, blz. 116.
... aan een energiekwantum van trilling, zoals dat van Planck, moet een energiekwantum van rotatie corresponderen ...
-Birtwistle, George. De kwantumtheorie van het atoom CUP, 2015, blz. 2-3.
Het Planck kwantum van actie, h, heeft precies de afmetingen van een impulsmoment ...
-Biedenharn, L. C.; Louck, J. D. Angular Momentum in Quantum Physics Addison-Wesley Pub. Co., Advanced Book Program, 1981
Spoelhoekmoment
Het rotatiehoekmoment is dat van een voorwerp dat draait rond een as die door het centrum van het voorwerp loopt (bijvoorbeeld een tol die rond zijn centrale as draait).
Een voorwerp dat zeer ver van de draaias verwijderd is, heeft een groot traagheidsmoment - het is heel moeilijk om het te laten beginnen met draaien, maar als het eenmaal begint, is het heel moeilijk om het te laten stoppen. Evenzo is het gemakkelijker om een voorwerp met een lage hoeksnelheid te laten draaien dan met een hoge hoeksnelheid. Daarom hangt het draaiimpulsmoment zowel af van de spreiding van het voorwerp (traagheidsmoment) als van de snelheid waarmee het ronddraait (hoeksnelheid).
Orbitaal impulsmoment
Het orbitaal impulsmoment is dat van een voorwerp dat rond een as draait die niet door het centrum van het voorwerp gaat. Bijvoorbeeld, de zon en de aarde draaien om elkaar heen rond een as die door de zon gaat, maar niet door het centrum van de zon. Het baanimpulsmoment meet hoe moeilijk het zou zijn om het object te laten ophouden rond de as te draaien.
Behoud
Hoekmoment is een behouden grootheid - het hoekmoment van een voorwerp blijft constant tenzij er een extern koppel op werkt.
Hoekmoment heeft zowel een richting als een grootte, en beide blijven behouden. Motorfietsen, frisbees en geweerkogels danken al hun nuttige eigenschappen aan het behoud van impulsmoment. Behoud van impulsmoment is ook de reden waarom orkanen spiralen hebben en neutronensterren hoge rotatiesnelheden hebben. In het algemeen beperkt behoud de mogelijke beweging van een systeem, maar bepaalt deze niet alleen.
Vragen en antwoorden
V: Wat is impulsmoment?
A: Hoekmomentum, ook bekend als rotatiemomentum, is het product van het traagheidsmoment van een voorwerp en zijn hoeksnelheid.
V: Hoe wordt impulsmoment berekend?
A: Het impulsmoment wordt berekend door het traagheidsmoment van een voorwerp te vermenigvuldigen met zijn hoeksnelheid. Dit kan wiskundig worden uitgedrukt als L = Iù, waarbij I het traagheidsmoment is (de weerstand tegen hoekversnelling of -vertraging) en ù de hoeksnelheid.
V: Wat zijn de drie soorten impulsmoment?
A: De drie soorten impulsmoment zijn vibratie, spin en orbitaal.
