En esta experiencia de aprendizaje revisarás los conceptos de momento angular y torque, además de las fórmulas y variables involucradas en su estimación. De igual manera, conocerás la conservación de momento angular y sus aplicaciones en diversas actividades, pues examinarás ejemplos que demuestran su utilidad en varias situaciones de la vida.

Momento angular

El momento angular se define como la relación entre la masa  de un objeto que mantiene una trayectoria circular de radio  y la aplicación de una fuerza constante o neta. Este fenómeno se expresa mediante la siguiente fórmula:

En ella, representa el momento de inercia del objeto, es decir, cómo acelera al ser expuesto a una trayectoria circular. Entonces, el momento angular también se puede representar como:

El cambio del momento angular se vincula con el torque neto de un objeto al estar en movimiento sobre una trayectoria circular, ya que permite determinar la conservación del momento angular. Dicha característica se aplica a sistemas aislados en los que el torque neto es igual a cero, pues este se presenta como la razón del cambio del momento angular en un intervalo de tiempo:

En la fórmula, las condiciones para la conservación de momento angular contemplan diferentes tiempos y, por tanto, se expresan de esta manera:

Ejemplos de aplicación de la conservación del momento angular

1. Patinadora de hielo. Cuando una patinadora de hielo realiza giros, aplica la conservación del momento angular, así que coloca brazos y piernas cerca de su cuerpo para aminorar la distancia al eje de rotación, es decir, disminuye su momento de inercia. De acuerdo con la conservación del momento angular, al reducir el momento de inercia aumenta la velocidad angular. Posteriormente, al salir del giro, la patinadora necesita moderar su velocidad angular, de tal manera que extiende sus extremidades para incrementar su momento de inercia y, de ese modo, aminorar su rotación (Serway y Vuille, 2018).


2. Clavadista. Cuando una clavadista ejecuta un salto mortal, lleva manos y pies hacia el tronco para girar a mayor rapidez angular. Esto implica que la fuerza de gravedad ejercida desde el exterior actúa en su cuerpo a través de su centro de gravidez; por tanto, no se ejerce ningún torque sobre su eje de rotación, así que se conserva el momento angular sobre su centro (Serway y Vuille, 2018).

Ahora bien, si la clavadista tiene una masa de 60 kg y una altura de 1.7 m, pero al saltar se flexiona y reduce su altura a la mitad, ¿cuál será su momento angular si su velocidad (w) es igual a 4 revoluciones por segundo? Examina el procedimiento:

La velocidad angular de un cuerpo con movimiento circular y el del radio de giro de la trayectoria se relacionan directamente con el momento angular, ya que ambos resultan clave durante el fenómeno de su conservación; en este caso, la reducción del radio de giro permite aumentar la velocidad angular y, a su vez, preservar el momento angular. Esto ocurre porque el momento de inercia del cuerpo disminuye y, de manera inversa, se puede aminorar la velocidad de rotación al aumentar el radio de giro, así como conservar el momento angular, pues el radio de giro hará que la magnitud de la inercia sea mayor.

Asegúrate de:

• Comprender el concepto de momento angular para la correcta aplicación de las fórmulas.
• Entender cómo se da la conservación de momento angular en los ejemplos para una mayor comprensión de este fenómeno físico.

• Serway, R., y Vuille, C. (2018). Fundamentos de Física (10ª ed.). México: CENGAGE Learning.