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11: Momento angular

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    O momento angular é a contrapartida rotacional do momento linear. Qualquer objeto massivo que gira em torno de um eixo carrega impulso angular, incluindo volantes giratórios, planetas, estrelas, furacões, tornados, redemoinhos e assim por diante. O conceito de conservação do momento angular é discutido posteriormente nesta seção. Na parte principal desta seção, exploramos as complexidades do momento angular de corpos rígidos, como um topo, e também de partículas pontuais e sistemas de partículas. Mas, para ser concluído, começamos com uma discussão sobre movimento de rolamento, que se baseia nos conceitos da seção anterior.

    • 11.1: Prelúdio do momento angular
      Um helicóptero pode ser usado para ilustrar o conceito de momento angular. As pás de elevação giram em torno de um eixo vertical através do corpo principal e transportam momento angular. O corpo do helicóptero tende a girar no sentido oposto para conservar o momento angular. Os pequenos rotores na cauda da aeronave fornecem um contra-impulso contra o corpo para evitar que isso aconteça, e o helicóptero se estabiliza.
    • 11.2: Movimento de rolamento
      No movimento de rolamento sem escorregar, uma força de atrito estática está presente entre o objeto rolante e a superfície. A velocidade linear, a aceleração e a distância do centro de massa são as variáveis angulares multiplicadas pelo raio do objeto. No movimento de rolamento com escorregamento, surge uma força de atrito cinético entre o objeto rolante e a superfície. A conservação de energia pode ser usada para analisar o movimento de rolamento, pois a energia é conservada no movimento de rolamento sem escorregar.
    • 11.3: Momento angular
      O momento angular de uma única partícula em torno de uma origem designada é o produto vetorial do vetor de posição no sistema de coordenadas dado e do momento linear da partícula. O torque líquido em um sistema sobre uma determinada origem é a derivada temporal do momento angular sobre essa origem. Um corpo rotativo rígido tem momento angular direcionado ao longo do eixo de rotação.
    • 11.4: Conservação do momento angular
      Na ausência de torques externos, o momento angular total de um sistema é conservado. A velocidade angular é inversamente proporcional ao momento de inércia, portanto, se o momento de inércia diminuir, a velocidade angular deve aumentar para conservar o momento angular. Sistemas contendo partículas pontuais e corpos rígidos podem ser analisados usando a conservação do momento angular. O momento angular de todos os corpos no sistema deve ser considerado em torno de um eixo comum.
    • 11.5: Precessão de um giroscópio
      Quando um giroscópio é colocado em um pivô próximo à superfície da Terra, ele precessa em torno de um eixo vertical, pois o torque é sempre horizontal e perpendicular ao vetor de momento angular. Se o giroscópio não estiver girando, ele adquire momento angular na direção do torque e gira em torno de um eixo horizontal, caindo exatamente como esperávamos.
    • 11.E: Momento angular (exercícios)
    • 11.S: Momento angular (resumo)

    Miniatura: um giroscópio é um dispositivo usado para medir ou manter a orientação e a velocidade angular. É uma roda giratória ou disco no qual o eixo de rotação (eixo de rotação) é livre para assumir qualquer orientação por si só. Ao girar, a orientação desse eixo não é afetada pela inclinação ou rotação da montagem, de acordo com a conservação do momento angular. (Domínio público; LucasVB).