Колись думали над тим, чому коти завжди приземляються на лапи? Фізики детально дослідили це явище та прийшли до висновку, що тут справа у хвості та збереженні моменту імпульсу. Простими словами, під час стрибка хвіст кота обертається в одну сторону, а його тіло, відповідно до закону збереження імпульсу, в іншу. До того ж момент імпульсу — це важлива фізична величина, яка має безліч застосувань.

У нашій статті більш детально розберемо, що таке момент імпульсу, як його розрахувати, і як працює закон збереження моменту імпульсу. Сподіваємось, що наш навчальний матеріал буде зрозумілим і корисним, крім того, вам також може допомогти репетитор з фізики, якщо незабаром потрібно складати іспит, НМТ, або ж треба підтягнути предмет на необхідний рівень.

Що таке момент імпульсу і як його правильно розрахувати

Обертальний рух доволі розповсюджений у природі, так само як лінійне переміщення об’єктів. Наприклад, оберти коліс автомобіля, спиці у колесах велосипеда, планети навколо своєї осі та ін. Для опису цього явища використовується окрема фізична величина, яка називається моментом імпульсу. У фізиці він має окреме наукове трактування.

Момент імпульсу є векторною фізичною величиною, яка характеризується кількістю обертального руху та залежить від декількох факторів:

• маса об’єкта, який обертається;
• як розподілена маса у просторі;
• кутова швидкість оберту.

Момент імпульсу матеріальної точки розраховується за наступною формулою:

Зверніть увагу, що r у цій формулі це радіус-вектор, а р — це імпульс.

Крім того, також є окрема формула розрахунку моменту імпульсу відносно осі:

У цій формулі I означає момент інерції відносно даної осі, а w - це проєкція кутової швидкості.

Що потрібно знати про закон збереження імпульсу 

Якщо поглиблюватись у тему моменту імпульсу, то також тісно пов'язаним з цією фізичною величиною є закон збереження моменту імпульсу. У науці це фізичний закон, відповідно до якого добуток всіх моментів імпульсу тіл механічної системи постійний, поки на представлену систему впливають моменти зовнішніх тіл, які скомпенсовані між собою. 

Насправді у фізиці ніколи нічого просто так не з’являється та не зникає в нікуди. Імпульс не став виключенням з цього правила. Якщо взяти замкнуту ізольовану систему (це та, де тіла взаємодіють виключно між собою, а не з іншими предметами), то закон збереження моменту імпульсу виглядає наступним чином - добуток імпульсів усіх тіл постійний, якщо добуток зовнішніх сил (їх векторів) складає 0.

Ось вам простий практичний приклад, як закон збереження моменту імпульсу використовується у звичайному житті: 

Вам колись доводилось спостерігати за рухом фігуристів на льоду? Як вони виконують свої обертання навколо вертикальної осі, змінюючи швидкість руху? Вся справа в тому, що вони користуються законом збереження моменту імпульсу. Простягнувши руки у різні боки і згинаючи одну ногу, спортсмен створює для себе повільні оберти навколо своєї осі у вертикальній площині.

Різко «згрупувавшись», йому вдається зменшити момент інерції та отримати максимальну для себе можливу кутову швидкість для виконання необхідного елементу.

Висновок

Момент імпульсу та закон його збереження в ізольованій системі - важливі величини у фізики. Знання цих явищ допомагає розібратись у рухові по колу, який не менш розповсюджений ніж лінійний. Саме так вчені змогли дізнатись, чому коти завжди приземляються на лапи, як планета Земля обертається по колу та ін. Зверніть увагу також на наш інший цікавий матеріал — як обчислити довжину хвилі, крім того, у нас на сайті представлено багато пізнавальних статей на тему фізики, які можуть стати в пригоді під час навчання.