Корице уџбеника

7.15. Закон одржања момента импулса

Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

Закони одржања су универзални — важе у свим областима физике. Они не описују кретање у сваком тренутку, него тврде да нека величина (импулс, механичка енергија, момент импулса) остаје константна током времена, под одређеним условима (изолован систем, односно без трења). Зато повезују почетно и крајње стање система без праћења детаља.

Детаљно решење

Ово је теоријско питање, па дајемо објашњење, а не формулу. Закони одржања (импулса, механичке енергије, момента импулса) издвајају се од осталих физичких закона по неколико битних особина. Прво, они су универзални. За разлику од закона који описују једну конкретну појаву или једну врсту силе, закони одржања важе у свим областима физике — у механици, термодинамици, електромагнетизму, атомској и нуклеарној физици. Због тога представљају једно од најопштијих начела у природи. Друго, они не описују како се неко тело креће у сваком тренутку, него тврде да одређена физичка величина остаје константна током времена. На пример, укупан импулс изолованог система остаје исти, укупна механичка енергија у систему без трења се одржава, а укупан момент импулса система остаје непромењен ако је резултујући момент спољашњих сила једнак нули. То значи да можемо повезати почетно и крајње стање система, а да не морамо познавати све појединости кретања између њих. Треће, важе под тачно одређеним условима: закон одржања импулса и момента импулса важи за изолован систем (или када је резултујућа спољашња сила, односно момент силе, једнака нули), а закон одржања механичке енергије када нема сила трења (неконзервативних сила). Управо ти услови чине их посебно моћним алатом за решавање задатака, јер омогућавају закључивање без праћења детаља самог процеса.

Кратак запис решења:

По томе што су универзални (важе у свим областима физике) и тврде да нека величина остаје константна током времена, уместо да описују како се кретање мења.

Најважније из лекције

Момент импулса ротирајућег крутог тела једнак је производу његовог момента инерције и угаоне брзине, \( L = I \cdot \omega \). Закон одржања момента импулса: ако је резултујући момент свих спољашњих сила једнак нули, момент импулса тела је константан, \( L = I \cdot \omega = \text{const} \). При томе унутрашње силе могу променити облик тела (његов момент инерције) и угаону брзину, али тако да њихов производ остане исти. Пример је пирует клизачице: када скупи руке, момент инерције се смањи, па се угаона брзина повећа. За систем тела важи да је укупан момент импулса константан ако је резултујући спољашњи момент силе једнак нули.
Момент импулса ротирајућег крутог тела једнак је производу момента инерције \( I \) и угаоне брзине \( \omega \):
\[ L = I \cdot \omega \]
Уколико је резултујући момент силе који делује на ротирајуће круто тело једнак нули, момент импулса тог тела је константан.
\[ L = I \cdot \omega = \text{const} \]
Под дејством унутрашњих сила може доћи до промене облика тела (његовог момента инерције) и угаоне брзине, али тако да њихов производ остане исти: \( I_1 \omega_1 = I_2 \omega_2 \).
Клизачица која се ротира на леду одржава момент импулса, јер су момент силе трења и момент силе теже занемарљиви (приближно нула).
Када скупи руке, оне су ближе оси ротације, па је момент инерције мањи. Да би момент импулса остао исти, угаона брзина се повећа — клизачица се брже окреће, без дејства спољашњих сила.
Ако се систем састоји од два или више ротирајућих тела, закон се односи на укупан момент импулса свих тела у систему.
Моменти импулса појединих тела могу се мењати под дејством унутрашњих сила, али укупан момент импулса система остаје исти ако је резултујући спољашњи момент силе једнак нули.

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: