Rörelsemängdsmoment | rotationsmoment
Vinkelmomentet eller rotationsmomentet (L) hos ett föremål som roterar runt en axel är produkten av dess tröghetsmoment och dess vinkelhastighet:
där
är tröghetsmomentet (motstånd mot vinkelacceleration eller -bromsning, lika med produkten av massan och kvadraten på dess radie mätt vinkelrätt från rotationsaxeln);
Det finns tre typer av vridmoment: vibrationsvridmomentet, spinnvridmomentet och banvridmomentet.
Elinjeskridskoåkarens vridmoment bevaras - när hon minskar sin radie genom att dra in sina armar och ben minskar hennes tröghetsmoment, men hennes vinkelhastighet ökar för att kompensera detta.
Vibrerande vinkelmoment
Det vibrationella vinkelmomentet är fotonernas. Dess minsta del är Planckkvantumet av vibrationer eller verkan:
Enligt denna bild ska skapandet av fotoner ses som att plocka på en gitarr - som en plötslig ökning av exciteringen av ett av vibrationssätten.
-Davies, Paul. The Forces of Nature CUP, 1979, s. 116.
... till ett vibrationskvantum, som Plancks, måste det finnas ett rotationskvantum ...
-Birtwistle, George. Atomens kvantteori CUP, 2015, s. 2-3
Planckkvantumet h har exakt samma dimensioner som ett vinkelmoment ...
-Biedenharn, L. C.; Louck, J. D. Angular Momentum in Quantum Physics Addison-Wesley Pub. Co., Advanced Book Program, 1981
Spinnets vridmoment
Snurrande vridmoment är det vridmoment som ett föremål har när det snurrar runt en axel som går genom föremålets centrum (t.ex. en topp som snurrar runt sin centrala axel).
Ett föremål som är mycket utspritt från rotationsaxeln har ett stort tröghetsmoment - det är mycket svårt att få det att börja snurra, men när det väl har börjat snurra är det mycket svårt att få det att sluta snurra. På samma sätt är det lättare att få ett föremål att börja snurra vid en låg vinkelhastighet än att få det att börja snurra vid en hög vinkelhastighet. Det är därför som spinnvinkelmomentet beror både på hur utspridd föremålet är (tröghetsmoment) och hur snabbt det snurrar (vinkelhastighet).
Vinkelmoment i omloppsbanan
Det orbitala vridmomentet är det vridmoment som ett föremål har när det kretsar runt en axel som inte går genom föremålets centrum. Solen och jorden kretsar till exempel kring varandra genom att rotera runt en axel som går genom solen, men inte genom solens centrum. Det orbitala vridmomentet mäter hur svårt det skulle vara att få objektet att sluta rotera runt axeln.
Bevarande
Vinkelmomentet är en bevarad kvantitet - ett föremåls vinkelmoment förblir konstant om det inte påverkas av ett yttre vridmoment.
Vinkelmomentet har både en riktning och en storlek, och båda är bevarade. Motorcyklar, frisbees och skott med dragna kulor har alla sina användbara egenskaper att tacka för bevarandet av vinkelmomentet. Bevarandet av vinkelmomentet är också anledningen till att orkaner har spiraler och neutronstjärnor har höga rotationshastigheter. I allmänhet begränsar bevarandet ett systems möjliga rörelse men bestämmer inte entydigt den.
Frågor och svar
Fråga: Vad är vinkelmoment?
S: Vinkelmoment, även kallat rotationsmoment, är produkten av ett föremåls tröghetsmoment och dess vinkelhastighet.
F: Hur beräknas vridmomentet?
S: Vinkelmomentet beräknas genom att multiplicera ett föremåls tröghetsmoment med dess vinkelhastighet. Detta kan uttryckas matematiskt som L = Iù, där I är tröghetsmomentet (motståndet mot vinkelacceleration eller -bromsning) och ù är vinkelhastigheten.
F: Vilka är de tre typerna av vinkelmoment?
S: De tre typerna av vridmoment är vibrationsmoment, spinnmoment och banmoment.
