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Momento angular: Relación entre masa y velocidad angular

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Docente: Pilar

Resumen


Momento angular: Relación entre masa y velocidad angular

​​El momento angular

Los cuerpos u objetos que realizan movimientos de rotación también tienen una magnitud que caracteriza el estado de rotación: el momento angular.


El momento angular L\overrightarrow{L} de una partícula de masa mm y velocidad v\overrightarrow{v} respecto a un punto es el producto vectorial entre el vector de posición y el vector momento lineal de la partícula p\overrightarrow{p}


L=r×p=m(r×v)\overrightarrow{L} = \overrightarrow{r} \times \overrightarrow{p}=m\left(\overrightarrow{r}\times\overrightarrow{v} \right)

​​

  • La dirección del momento angular L\overrightarrow{L} es perpendicular al plano donde están contenidos r\overrightarrow{r} y v\overrightarrow{v}
  • El sentido del vector L\overrightarrow{L} se determina utilizando la regla de la mano derecha​

  • Las unidades en el sistema internacional son kgm2s1\text{kg$\cdot$m$^2$$\cdot$s$^{-1}$}

  • El módulo del momento angular es: L=r m v sen(α)L = r\ m\ v\ \text{sen}(\alpha), donde α\alpha es el ángulo entre r y v\overrightarrow{r} \text{ y }\overrightarrow{v}​​

Ejemplo

Calcula el momento angular de una partícula de 2 kg\it 2 \text{ kg} con posición en un punto de la rotación r=(2i+4j+k)m\it \overrightarrow{r} = \left( 2\overrightarrow{i} + 4\overrightarrow{j} + \overrightarrow{k} \right) {m} y su velocidad es v=(4i+5j+2k)m/s\it \overrightarrow{v} = \left( 4\overrightarrow{i} + 5\overrightarrow{j} + 2\overrightarrow{k} \right) {m}/{s}

Datos
Procedimiento
m=2 kgr=(2i+4j+k)mv=(4i+5j+2k)m/s\begin{aligned}m &=2 \text{ kg}\\\overrightarrow{r} &= \left( 2\overrightarrow{i} + 4\overrightarrow{j} + \overrightarrow{k} \right) \text{m}\\\overrightarrow{v} &= \left( 4\overrightarrow{i} + 5\overrightarrow{j} + 2\overrightarrow{k} \right) \text{m}/\text{s}\end{aligned}​​
Utiliza la forma vectorial del momento angular para calcular la solución:
L=m(r×v)=2[(2i+4j+k)×(4i+5j+2k)]=2(3i+0j6k)=(6i+0j12k)kgm2s\begin{aligned}\overrightarrow{L} &= m\left(\overrightarrow{r}\times\overrightarrow{v} \right)\\&= 2\left[\left( 2\overrightarrow{i} + 4\overrightarrow{j} + \overrightarrow{k} \right) \times \left( 4\overrightarrow{i} + 5\overrightarrow{j} + 2\overrightarrow{k} \right) \right]\\&= 2\left( 3\overrightarrow{i} + 0\overrightarrow{j} - 6\overrightarrow{k} \right)\\&= {\left( 6\overrightarrow{i} + 0\overrightarrow{j} -12\overrightarrow{k} \right) \frac{\text{kg$\cdot$m$^2$}}{s}}\end{aligned}​​

Solución:

El momento angular seraˊ(6i+0j12k)kgm2s\underline{\text{El momento angular será}\left( 6\overrightarrow{i} + 0\overrightarrow{j} -12\overrightarrow{k} \right) \frac{\text{kg$\cdot$m$^2$}}{s}}​​

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¿Cuál es el módulo del momento angular?

¿Cómo se calcular el momento angular?

¿Qué es el momento angular?

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