¿Cómo se sigue la conservación del momento angular de las leyes de movimiento de Newton?

Primero, la ley de conservación del momento angular solo se aplica a los “sistemas cerrados”, en los que no se aplica un par externo al sistema. Y cuando ese es el caso, la ley establece que no habría cambio de momento angular en tales sistemas.

Ahora, volviendo a su pregunta, la ley no se sigue inmediatamente de las leyes de Newton, sino que supone que cualquier par de fuerzas, acciones y reacciones, no solo son iguales y opuestas sino que también actúan en la misma línea; de lo contrario, sus productos cruzados serían nunca sume hasta cero.


Recuerdo este ejemplo de libro de texto de un patinador para ilustrar la ley [tiene mucho sentido ahora :)]. Observe la forma en que esta patinadora está reduciendo su inercia rotacional tirando de sus brazos. Durante todo el curso de su giro, para que ella esté “equilibrada”, estira y tira ambas manos siempre en una dirección perpendicular al eje de simetría. Si se hiciera de otra manera, habría un par resultante en el sistema.

“Primero, expresemos la fuerza como un producto de la derivada de la velocidad de la masa y el tiempo (esto se deduce directamente de la segunda ley, ya que la derivada del tiempo de la velocidad es la aceleración). Suponiendo una masa constante (que es una suposición justa en la mecánica clásica), esto significa que La fuerza es el derivado del tiempo del momento lineal (de hecho, esto es más preciso que expresar la fuerza como un producto de masa y aceleración, y se mantiene incluso en la mecánica relativista). El momento angular sobre un punto es el producto cruzado del vector de radio (r) y el vector de momento lineal (P). La tasa de cambio de momento angular, o la derivada de tiempo de momento angular es, por lo tanto, la derivada de tiempo de ( r x P ) donde r y P son vectores que representan el radio y el momento lineal. Aplicando la regla de derivada del producto, la derivada de tiempo del momento angular se puede escribir como la suma de dos componentes. (Aquí denotamos derivadas de tiempo con un símbolo . F denota el vector de fuerza y T al torque)

  1. r x P ‘= r x F = T
  2. P x r ‘= m v x r’ = m v x v = 0

El primer componente es el vector de Torque por su definición como el producto cruzado del vector de radio y el vector de fuerza. En el segundo componente, porque la velocidad de cambio del vector de radio es en realidad la velocidad de cambio de la posición del objeto con respecto al punto en el que se define nuestro marco de referencia, y este es el vector de velocidad (v) del objeto. El producto cruzado de dos vectores que tienen la misma dirección es cero, por lo que el producto cruzado de momento y velocidad (el segundo componente) es cero.

Esto demuestra que la tasa de cambio del momento angular es igual al par en el sistema “. Entonces, si el par es cero, entonces el momento angular permanece constante.

– De la conservación del momento: lineal y angular

[matemáticas] \ vec {F} = m \ frac {d} {dt} \ vec {v} [/ matemáticas]
[matemáticas] \ vec {r} \ veces \ vec {F} = \ vec {r} \ veces m \ frac {d} {dt} \ vec {v} [/ matemáticas]
[matemáticas] \ vec {r} \ veces \ vec {F} = \ frac {d} {dt} \ left (\ vec {r} \ times m \ vec {v} \ right) [/ math]
[matemáticas] \ vec {r} \ veces \ vec {F} = \ frac {d} {dt} \ vec {L} [/ matemáticas]

Y la primera ley dice F = 0. Entonces L (momento angular) se conserva.
Lo anterior no es tan útil ya que supone que [math] \ vec {L} = \ vec {r} \ times m \ vec {v} [/ math] que no es obvio.

Creo que es mejor pensarlo en términos de marcos de referencia y simetría:

Si el momento angular (de un sistema cerrado) no se conservara, entonces implicaría que hay un par distinto de cero (simplemente significa que tiene una derivada de tiempo diferente de cero).

Este par estaría en alguna dirección. ¿Pero en qué dirección? Debe ser la misma dirección, independientemente de dónde se mire el objeto. Debido a que no hay una dirección específica en la que debería estar, ese par debe tener una magnitud de cero y, por lo tanto, se conserva el momento angular. Corrígeme si me equivoco. Parece muy simple

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