Potere della rotazione

Nell'exhibit più sei vicino al manubrio e più andrai veloce, mentre più te ne allontani e più andrai lento. A livello qualitativo il fenomeno si spiega così: quando allarghi una gamba o un braccio anche questi devono ruotare alla stessa velocità angolare dell’altro braccio o dell’altra gamba, cioè quelli rimasti attaccati al palo, ma devono fare un movimento più ampio, quindi prendono velocità dal corpo, e questo fa sì che la velocità di rotazione diminuisca. Se invece il braccio e la gamba, prima aperti, vengono nuovamente raccolti, devono rallentare, altrimenti andrebbero più veloci del resto del corpo; di conseguenza, forniscono velocità al resto del corpo, e questo fa sì che lo sperimentatore giri più velocemente.

I fenomeni riguardanti le rotazioni, come quelli sperimentati in questa postazione, si possono spiegare anche in base a considerazioni quantitative, prendendo in considerazione la grandezza fisica nota come momento angolare di un oggetto materiale. Il momento angolare rappresenta la quantità che consente di descrivere le rotazioni e dipende dalla velocità angolare di un corpo e della distribuzione della sua massa intorno all'asse di rotazione (grandezza chiamata momento di inerzia).

In un sistema isolato, cioè un sistema su cui non si esercitano forze esterne, il momento angolare, che è il prodotto tra velocità angolare e momento di inerzia, ha la proprietà fondamentale di mantenersi costante al trascorrere del tempo (legge di conservazione del momento angolare). Pertanto, una volta che sali sulla piattaforma e ti dai una spinta con un piede, il tuo momento angolare si mantiene costante. Ne derivano allora i seguenti risultati: quando aumenti la distanza della tua distribuzione di massa dall’asse di rotazione (cioè quando allarghi un braccio o una gamba), la velocità di rotazione deve diminuire; viceversa, quando la diminuisci, la velocità di rotazione deve aumentare.

Ci sono moltissimi esempi nel quotidiano che riguardano la conservazione del momento angolare tra cui, per esempio, la capacità della pattinatrice di variare la velocità di rotazione modificando la sua distribuzione nello spazio mentre sta facendo una piroetta.

 

You realize that the closer you are to the handle, the faster you go, while the farther you are, the slower you go.

While rotating the physical quantity called angular momentum remains constant. The angular momentum is the product of the rotating speed with a quantity that considers the mass distribution with respect to the rotating axis (the momentum of inertia). Therefore if the distance between the mass and the rotation axis decreases, the rotation speed increases and vice versa.

 

Sala
Momenti e forze