Conservacion del momento angular

Introducción
El momento angular o momento cinético es una magnitud física importante en todas las teorías físicas de la mecánica, desde la mecánica clásica a la mecánica cuántica, pasando por la mecánica relativista. Su importancia en todas ellas se debe a que está relacionada con las simetrías rotacionales de los sistemas físicos. Bajo ciertas condiciones de simetría rotacional de los sistemases una magnitud que se mantiene constante con el tiempo a medida que el sistema evoluciona, lo cual da lugar a una ley de conservación conocida como ley de conservación del momento angular. El momento angular se mide en el Sistema Internacional de Unidades en kg·m²/s.
Esta magnitud desempeña respecto a las rotaciones un papel análogo al momento lineal en las traslaciones. Sin embargo, eso noimplica que sea una magnitud exclusiva de las rotaciones; por ejemplo, el momento angular de una partícula que se mueve libremente con velocidad constante (en módulo y dirección) también se conserva.

Objetivos
* Conocer el significado de la conservación del momento angular de una partícula o de un cuerpo rígido.

* Identificar de que manera el momento angular de un sistema cambia con eltiempo.

El principio de conservación del momento angular afirma que si el momento de las fuerzas exteriores es cero (lo que no implica que las fuerzas exteriores sean cero, que sea un sistema aislado), el momento angular total se conserva, es decir, permanece constante.

Ejemplos:
* En todas las artes y los deportes en los cuales se hacen vueltas, piruetas, etc. Por ejemplo, para hacer unapirueta, una bailarina o una patinadora toman impulso con los brazos y una pierna extendida de manera de aumentar sus momentos de inercia alrededor de la vertical. Después, cerrando los brazos y la pierna, disminuyen sus momentos de inercia, lo cual aumenta la velocidad de rotación. Para terminar la pirueta, la extensión de los brazos y una pierna, le permiten disminuir la velocidad de rotación.Lo mismo para el salto de plataforma o el trampolín.

* Para controlar la orientación angular de un satélite o sonda espacial. Como se puede considerar que las torques externas son cero, el momento angular y luego, la orientación del satélite no cambian. Para cambiar esta orientación, un motor eléctrico hace girar un volante de inercia. Para conservar el momento angular, el satélite se pone agirar en el sentido opuesto. Una vez en la buena orientación, basta parar el volante de inercia, lo cual detiene al satélite. También se utiliza el volante de inercia para parar las pequeñas rotaciones provocadas por los pequeños torques inevitables, como el producido por el viento solar.

* Algunas estrellas se contraen convirtiéndose en pulsar (estrella de neutrones). Su diámetro disminuyehasta unos kilómetros, su momento de inercia disminuye y su velocidad de rotación aumenta enormemente. Se han detectado pulsares con periodos rotación de tan sólo unos milisegundos.

* Debido a la mareas, la luna ejerce un torque sobre la tierra. Este disminuye el momento angular de la tierra y, debido a la conservación del momento angular, el de la luna aumenta. En consecuencia, la lunaaumenta su energía alejándose de la tierra y disminuyendo su velocidad de rotación (pero aumentando su momento angular). La luna se aleja y los días y los meses lunares se alargan.
Consideremos un objeto que puede cambiar de forma. En una de esas formas, su módulo de inercia es y su velocidad angular . Si el objeto cambia de forma (sin intervención de un torque externo) y que la mueva distribuciónde masas hace que su nuevo momento de inercia sea , su velocidad angular cambiará de manera tal que:

Como el momento de inercia es un escalar, la dirección de la vector velocidad angular no cambiará. Solo cambiará la velocidad de rotación.
Ejercicios
Ejercicios de Física
Conservación del momento angular
10.39) Bajo ciertas circunstancias, una estrella puede colapsarse formando un objeto...