Movimiento Rotacional: Teoremas Fundamentales y Conceptos Clave
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Movimiento Rotacional
Momento de Fuerza (Torque)
Se refiere a la acción de rotación que una fuerza produce, en relación a un punto o eje tomado como referencia. La dirección del torque es perpendicular al plano formado por r y F.
Teorema de la Variación del Momento Angular
La velocidad de cambio del momento cinético es igual a la suma de los momentos de las fuerzas que actúan. Si el torque es nulo, el dL/dt también lo es. La cantidad de movimiento angular es constante en el tiempo.
Si el momento cinético se mantiene constante, el momento de fuerzas neto es nulo. Este teorema se denomina teorema de conservación del momento cinético.
Un campo de fuerzas se caracteriza por las fuerzas que actúan sobre la partícula en este tipo de sistema. El momento de fuerza siempre es cero, anulándose el producto vectorial entre r y F, por lo tanto, la cantidad de movimiento angular se conserva.
La velocidad de cambio del momento cinético en un sistema de partículas es igual al momento resultante de las fuerzas externas.
Teorema de la Conservación de la Cantidad de Movimiento Angular
Cuando la suma de la cantidad de los momentos de las fuerzas exteriores es cero, el momento cinético del sistema se conserva.
La velocidad de cambio del momento cinético, perteneciente a un sistema inercial, se puede expresar como la suma del momento resultante de las fuerzas externas que actúan sobre el sistema con respecto al centro de masa, más el momento que resulta de aplicar la resultante de las fuerzas exteriores al centro de masa.
Momento de Inercia
Es la resistencia que ofrece un cuerpo al variar su estado de movimiento de rotación.
Cantidad de Movimiento Angular
Representa el estado de movimiento rotacional de un sistema fijo.
El momento cinético total L resultará paralelo al w y del mismo sentido. La dirección del momento cinético total no coincide con la dirección del vector velocidad angular.
Si un cuerpo rota alrededor de un eje de inercia, el vector cantidad de movimiento angular es colineal al vector velocidad angular.
El momento de inercia depende del eje de referencia debido a que no es una propiedad intrínseca como la masa.
Teorema de Steiner
Este teorema liga el momento de inercia respecto de un eje cualquiera con el momento de inercia respecto a un eje paralelo del anterior que pasa por el centro de masa.