Açısal Momentum
Ve bu da, 2 boyutta momentum:
Şimdi gelelim açısal momentuma. L ile gösterilen açısal momentum, bir çizgisel momentum vektörünün bir noktaya göre dönmesidir. Yani bir nokta etrafında döner. Bu kavramı anlamak için açısal hızı anlamamız lazım.
Bildiğiniz gibi hız, birim zamanda alınan yoldur. Yani v=x/t. O zaman açısal hız yani w, birim zamanda taranan açıdır diyebiliriz. Bu açı da teta (Φ) olsun. O zaman w=Φ/t dir.
L=r.p
r: Konum vektörü, yani konuma göre açısal momentum (örneğin t noktasındaki açısal momentum ve onun konum vektörü).
L=r.mv diyebiliriz.
Dönen bir disk düşünün. Bu diske bir dış kuvvet etki etmiyor yani açısal momentum korunumlu. Bu diskin üzerinde, bir t noktasında m kütleli cisim düşünelim. Doğal olarak bu cisim, eylemsizlik momentine (dönme eylemsizliği) sahiptir. Bu cisim diskin merkezine yaklaştıkça eylemsizlik momenti artar. Bu yüzden açısal hızı azalır. Bu arada eylemsizlik momenti, I ile gösterilir. O halde I ile w ters orantılıdır diyebiliriz. Yani diskin kenarındaki cismin açısal hızı ile diskin merkezi arasındaki açısal hız çok farklıdır. Diskin merkezindeki bir cisim için, açısal momentum korunumludur. Çünkü hızı sıfırdır. Şimdi açısal momentumun, zamana göre türevini alalım.
Buradan şu sonuç çıkacaktır:
dL/dt=r.F=T
T, tork kavramını ifade eder. Bunun anlamı şudur: Bu diskin üzerine bir tork, yani bir kuvvet etki ederse açısal momentum değişecektir. Etki etmiyorsa açısal momentum korunumludur.
Şimdi, eylemsizlik momentine geri dönelim. Bir disk üstünde dönen yaramaz bir oğlan düşünelim. Kolaylık olsun diye bu çocuğun sadece gövdesinin kütlesini alalım. Kütlesi 50 kg olsun. Ve çocuğun her iki elinde 5 kg’lık demir top olsun.
L=I.w
Çocuk dönerken, kollarını kapattıkça eylemsizlik momenti azalacaktır. O zaman da hız artacaktır. Bunu anlamanın başka yolu şu: Dönerken 2 elde de 5 kg’lık cisim var. Sizde bu çocuk kollarını kapattığında mı daha hızlı dönecektir? Evet. Çünkü kollarını kapattığında, kütle merkezi sadece bir noktada birleşerek açısal hızını arttırır. Bu, aynı salıncakta sallanan bir çocuk gibidir.