Momentum sudut adalah sifat massa yang bergerak di sekitar sumbu tertentu, yang kekal dalam domain tertutup. Ketika kita berbicara tentang atmosfer, momentum sudut adalah parameter yang sangat berguna untuk mempelajari dinamika pada skala yang berbeda, baik temporal maupun spasial. Ketika sumbu referensi diidentifikasi dengan gambar Bumi, yang dapat kita sebut sumbu utama, nilai momentum sudut aksial terintegrasi global yang dihasilkan juga dapat diperlakukan sebagai indeks fundamental sirkulasi atmosfer. Dengan demikian, parameter ini mencerminkan banyak aspek tanda cuaca dan iklim.
Pengertian
Momentum sudut adalah besaran vektor yang bertanggung jawab untuk menunjukkan keadaan rotasi yang dimiliki benda di sekitar titik tertentu dan merupakan bagian dari mekanika klasik, kuantum, dan relativistik.
Momentum sudut merupakan salah satu besaran terpenting di bidang fisika. Momentum sudut didefinisikan sebagai jumlah gerakan yang dikaitkan dengan suatu benda yang berputar di sekitar titik tertentu atau titik tetap. Gerak sudut dapat terjadi di sekitar pusat massa benda itu sendiri dan oleh karena itu, saat mencari momentum sudut, penting juga untuk mengetahui momen inersia yang dimiliki benda.
Jika kita mengacu pada momentum sudut bumi, kita katakan bahwa itu adalah jumlah momentum sudut pada porosnya sendiri di sekitar sumbu imajiner yang terletak di pusat massa sistem Bumi-Matahari. Momentum sudut adalah besaran yang selalu kekal, itu adalah jumlah momentum sudut yang dipindahkan dari satu benda ke benda lain dalam sistem tertutup yang akan selalu nol, oleh karena itu, jumlah energi yang ditransfer ke benda lain akan selalu menjadi itu akan sama dengan jumlah yang diterima oleh badan lain.
Momentum sudut suatu partikel
Momentum sudut suatu partikel dapat didefinisikan sebagai hasil kali vektor dari vektor posisi r dan vektor momentum linier mv. Momentum sudut harus diukur dalam SI dalam Kg m2 / s. Ini dapat diwakili oleh rumus:
P = mv
Di mana m adalah massa dan v adalah kecepatan partikel. Persamaan ini juga dapat ditulis ulang sebagai L = mrxv. Huruf L mengacu pada besaran vektor yang tegak lurus dengan r dan v. X mengacu pada sudut antara r dan v. Setiap kali r dan v sejajar satu sama lain, ini memberi tahu kita bahwa momentum sudut partikel adalah nol.
Momen sudut benda tegar
Partikel-partikel yang kita temukan dalam benda padat yang berputar di sekitar sumbu tetap menggambarkan lingkaran yang berpusat pada sumbu rotasi dan yang memiliki kecepatan yang sebanding dengan jari-jari lingkaran yang mereka gambarkan:
Vi = wri
Momentum sudut benda tegar adalah:
Proyeksi Lz vektor momentum sudut sepanjang sumbu rotasi adalah:
Momentum sudut orbital
Saat kita berbicara tentang momentum sudut orbital, kita mengacu pada momentum sudut elektron yang kita temukan di atom, yang terkait dengan keadaan kuantum tertentu, dan dikuantisasi dengan cara berikut:
Di mana l adalah momentum sudut kuantum dari bilangan tersebut dan juga 0, 1, 2… n-1.
Kita dapat mengatakan bahwa ini adalah hasil dari penerapan teori kuantum pada orbit yang dimiliki elektron. Penyelesaian persamaan Schrödinger memberi kita bilangan kuantum momentum sudut.
Hukum kekekalan Momentum sudut
Dalam bidang fisika kita menyebut hasil kali vektor dari vektor posisi gaya dan vektor gaya dengan nama momen gaya terhadap suatu titik. Mengenai kekekalan momentum sudut, terdapat prinsip penting kekekalan momentum sudut, yang menyatakan bahwa jika momen gaya-gaya luar sama dengan nol (situasi yang tidak menyiratkan bahwa gaya-gaya luar adalah nol, maka itu adalah sistem yang terisolasi ), momentum sudut secara keseluruhan dipertahankan, dengan kata lain, tetap konstan. Rumusnya adalah sebagai berikut:
dL / dt = 0
L = konstan
L1 = L0
Hubungan dengan torsi
Penting untuk diketahui bahwa torsi adalah ukuran gaya yang membuat benda tertentu berputar di sekitar sumbu. Torsi kemudian bertanggung jawab untuk membuat suatu benda mencapai percepatan sudut. Ini adalah besaran vektor dan arah vektor torsi tergantung pada arah gaya pada sumbu. Torsi menghasilkan variasi atau perubahan momentum sudut suatu kelompok partikel atau dapat juga terjadi pada benda tegar.
Στ = dL/dt
Στ =I.α
Contoh
Contohnya adalah kaleng soda yang meluncur di jalan yang memiliki kemiringan atau juga roda sepeda yang terus berputar hingga terhenti oleh sesuatu. Dalam dua contoh ini kita dapat mengatakan bahwa mereka memiliki momentum sudut.