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11 : Moment cinétique

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    Le moment cinétique est la contrepartie rotationnelle du moment linéaire. Tout objet massif qui tourne autour d'un axe est porteur d'un moment cinétique, y compris des volants rotatifs, des planètes, des étoiles, des ouragans, des tornades, des tourbillons, etc. Le concept de conservation du moment cinétique est discuté plus loin dans cette section. Dans la partie principale de cette section, nous explorons les subtilités du moment cinétique des corps rigides tels que le sommet, ainsi que des particules ponctuelles et des systèmes de particules. Mais pour terminer, nous commençons par une discussion sur le mouvement de roulement, qui s'appuie sur les concepts de la section précédente.

    • 11.1 : Prélude au moment cinétique
      Un hélicoptère peut être utilisé pour illustrer le concept de moment cinétique. Les lames de levage tournent autour d'un axe vertical à travers le corps principal et transportent un moment cinétique. Le corps de l'hélicoptère a tendance à tourner dans le sens inverse afin de conserver le moment cinétique. Les petits rotors situés à la queue de l'avion fournissent une contre-poussée contre le corps pour empêcher que cela ne se produise, et l'hélicoptère se stabilise.
    • 11.2 : Rolling Motion
      Lors d'un mouvement de roulement sans glissement, une force de friction statique est présente entre l'objet roulant et la surface. La vitesse linéaire, l'accélération et la distance du centre de masse sont les variables angulaires multipliées par le rayon de l'objet. Lors d'un mouvement de roulement avec glissement, une force de friction cinétique apparaît entre l'objet roulant et la surface. Les économies d'énergie peuvent être utilisées pour analyser le mouvement de roulement, car l'énergie est conservée pendant le mouvement de roulement sans glisser.
    • 11.3 : Moment cinétique
      Le moment cinétique d'une seule particule autour d'une origine désignée est le produit vectoriel du vecteur de position dans le système de coordonnées donné et du moment linéaire de la particule. Le couple net sur un système autour d'une origine donnée est la dérivée temporelle du moment cinétique autour de cette origine. Un corps rotatif rigide possède un moment cinétique dirigé le long de l'axe de rotation.
    • 11.4 : Conservation du moment cinétique
      En l'absence de couples externes, le moment cinétique total d'un système est conservé. La vitesse angulaire est inversement proportionnelle au moment d'inertie, donc si le moment d'inertie diminue, la vitesse angulaire doit augmenter pour conserver le moment cinétique. Les systèmes contenant à la fois des particules ponctuelles et des corps rigides peuvent être analysés en conservant le moment cinétique. Le moment cinétique de tous les corps du système doit être mesuré autour d'un axe commun.
    • 11.5 : Précession d'un gyroscope
      Lorsqu'un gyroscope est placé sur un pivot près de la surface de la Terre, il précède un axe vertical, car le couple est toujours horizontal et perpendiculaire au vecteur de moment cinétique. Si le gyroscope ne tourne pas, il acquiert un moment cinétique dans le sens du couple et tourne autour d'un axe horizontal, tombant exactement comme prévu.
    • 11.E : Moment cinétique (exercices)
    • 11.S : Moment cinétique (résumé)

    Miniature : Un gyroscope est un appareil utilisé pour mesurer ou maintenir l'orientation et la vitesse angulaire. Il s'agit d'une roue ou d'un disque dans lequel l'axe de rotation (axe de rotation) est libre de prendre n'importe quelle orientation par lui-même. Lors de la rotation, l'orientation de cet axe n'est pas affectée par l'inclinaison ou la rotation du support, conformément à la conservation du moment cinétique. (Domaine public ; LucasVB).