Kluczowa różnica między liniowym momentem pędu a momentem pędu polega na tym, że termin pęd liniowy opisuje obiekt poruszający się po torze prostym, podczas gdy termin moment pędu opisuje obiekt poruszający się pod kątem.
Pręd pędu i pęd liniowy to dwa bardzo ważne pojęcia w mechanice. Te dwie koncepcje odgrywają istotną rolę w większości dziedzin dynamiki.
Co to jest pęd liniowy?
Pręd liniowy to bardzo ważna właściwość poruszającego się obiektu. Możemy użyć terminu pęd liniowy do opisania obiektu poruszającego się po prostej drodze. Pęd obiektu jest równy masie obiektu pomnożonej przez prędkość obiektu (p=mv). Ponieważ masa jest skalarem, pęd liniowy jest wektorem, który ma ten sam kierunek co prędkość.
Jednym z najważniejszych praw dotyczących pędu jest druga zasada dynamiki Newtona. Stwierdza, że siła wypadkowa działająca na obiekt jest równa szybkości zmiany pędu. Ponieważ masa jest stałą w mechanice nierelatywistycznej, szybkość zmiany liniowego pędu jest równa masie pomnożonej przez przyspieszenie obiektu (μ=ma).
Najważniejszym wyprowadzeniem z tego prawa jest prawo zachowania liniowego pędu. Oznacza to, że jeśli siła wypadkowa w układzie wynosi zero, całkowity liniowy pęd układu pozostaje stały. Co więcej, pęd liniowy jest zachowany nawet w skalach relatywistycznych. Co więcej, pęd liniowy zależy zarówno od masy obiektu, jak i od zmiany współrzędnych czasoprzestrzennych obiektu.
Co to jest pęd kątowy?
Pręd pędu opisuje obiekt w ruchu kątowym. Aby zdefiniować moment pędu, trzeba najpierw wiedzieć, jaki jest moment bezwładności. Moment bezwładności obiektu jest właściwością zależną zarówno od masy obiektu, jak i rozkładu masy z miejsca, w którym mierzymy moment bezwładności. Jeżeli masa całkowita rozkłada się bliżej osi obrotu, moment bezwładności jest mniejszy. Jeśli jednak masa rozchodzi się daleko od osi, moment bezwładności jest wyższy.
Rysunek 01: Zmiana pędu kątowego z innym momentem bezwładności
Pręd pędu obiektu jest iloczynem momentu bezwładności i prędkości kątowej obiektu (L=Iω). Prędkość kątowa jest wektorem. Kierunek prędkości kątowej możemy określić za pomocą prawego prawa korkociągu. Ponieważ moment bezwładności jest skalarem, moment pędu jest wektorem o kierunku prostopadłym do płaszczyzny obrotu, o którym możemy wybrać prawą regułę korkociągu. Aby zmienić moment pędu układu, musimy przyłożyć zewnętrzny moment obrotowy. Szybkość zmiany momentu pędu jest proporcjonalna do zastosowanego momentu obrotowego. Jeśli nie ma zewnętrznego momentu obrotowego, moment pędu układu zamkniętego jest zachowany.
Jaka jest różnica między pędem liniowym a pędem kątowym?
Pręd liniowy jest iloczynem masy układu pomnożonej przez jego prędkość, podczas gdy moment pędu jest obrotowym odpowiednikiem pędu liniowego. Kluczową różnicą między liniowym momentem pędu a momentem pędu jest to, że termin pęd liniowy opisuje obiekt poruszający się po torze prostym, podczas gdy termin moment pędu opisuje obiekt w ruchu kątowym.
Jednostką miary liniowego momentu pędu jest kgm/s, podczas gdy jednostką miary momentu pędu jest kgm2rad/s. Jest to więc również znacząca różnica między liniowym momentem pędu a momentem pędu. Ponadto równanie pędu liniowego ma postać p=mv, gdzie p jest liniowym momentem pędu, m jest masą poruszającego się obiektu, a v jest prędkością ruchu. Natomiast równanie momentu pędu to L=Iω gdzie L to moment pędu, I to moment bezwładności, a ω to prędkość kątowa.
Podsumowanie – pęd liniowy a pęd kątowy
Krótko mówiąc, pęd liniowy i moment pędu to ważne pojęcia w fizyce opisujące ruch obiektu. Kluczową różnicą między pędem liniowym a momentem pędu jest to, że termin pęd liniowy jest stosowany do obiektu poruszającego się po torze prostym, podczas gdy termin moment pędu jest stosowany do obiektu o ruchu kątowym.
