La conservation du moment cinétique est un concept fondamental en physique, au même titre que la conservation de l’énergie et la conservation du moment linéaire. Il stipule que le moment cinétique total d’un système doit rester le même, ce qui signifie qu’il est conservé. Le moment angulaire est une propriété vectorielle, ce qui signifie qu’il est défini à la fois par une magnitude et une direction, de sorte que la conservation du moment angulaire implique également des vecteurs.
La conservation du moment angulaire s’applique aux systèmes où le couple total appliqué est de 0. Le couple est une force de rotation, telle qu’une torsion. Pour déterminer si la conservation du moment cinétique s’applique, la somme des moments cinétiques dans le système avant et après un changement est additionnée. Si le moment angulaire après le changement moins celui avant le changement est égal à 0, le moment angulaire a été conservé.
Le moment angulaire, souvent représenté par la lettre L dans les équations, est une propriété du moment d’inertie et de la vitesse angulaire d’un objet. Le moment d’inertie, généralement représenté par la lettre I, est une mesure de la résistance d’un objet aux changements de rotation. C’est une fonction de la masse et de la forme de l’objet. Les unités d’un moment d’inertie sont la masse fois la surface, mais la formule exacte du moment d’inertie dépend de la forme de l’objet. Les manuels de physique et d’ingénierie incluent souvent un graphique avec des formules pour le moment d’inertie des formes d’objets courantes pour faciliter les calculs.
La vitesse angulaire d’un objet est mesurée en radians par seconde et est généralement représentée par la lettre grecque oméga. Il est calculé en divisant la composante du vecteur vitesse qui est perpendiculaire au rayon de mouvement par le rayon. En pratique, le résultat est souvent obtenu en multipliant la grandeur du vecteur vitesse par le sinus de l’angle du vecteur et en divisant par la grandeur du rayon.
Pour trouver le moment angulaire d’un objet, le moment d’inertie est multiplié par la vitesse angulaire. Puisque les deux sont des quantités vectorielles, la conservation du moment cinétique doit également impliquer une quantité vectorielle. La multiplication vectorielle est effectuée pour calculer le moment cinétique, L = I*w.
Si l’objet pour lequel le moment angulaire est calculé est une très petite particule, il peut être calculé en utilisant l’équation L = m*v*r. Dans cette équation, m est la masse de la particule, v est la composante du vecteur vitesse qui est perpendiculaire au rayon de mouvement et r est la longueur du rayon. Les quantités de cette équation sont toutes scalaires et un signe positif ou négatif est utilisé pour indiquer le sens de rotation.