Estoy en Física AP y mi único problema real es saber cuándo se conservan dichas cantidades. Defina qué es el SISTEMA en su respuesta.
Tengo una idea básica. Por ejemplo, si no hay fuerzas externas, el momento se conserva, y lo mismo ocurre con el par y el momento angular.
Todo parece tan complicado que sería genial si pudieras aclarar esto y mostrarme que en realidad es algo bastante simple.
UN EJEMPLO de un problema que me está engañando es este:
Una mujer de 64,0 kg se encuentra en el borde occidental de una plataforma giratoria horizontal que tiene un momento de inercia de 505 kg · m2 y un radio de 2,00 m. La plataforma giratoria está inicialmente en reposo y puede girar libremente alrededor de un eje vertical sin fricción que pasa por su centro. Luego, la mujer comienza a caminar alrededor del borde en sentido antihorario (visto desde arriba del sistema) a una velocidad constante de 1,50 m/s en relación con la Tierra. Considere el sistema mujer-plataforma cuando comienza el movimiento.
Aparentemente, el momento angular se conserva pero no la energía mecánica o el momento regular.
Necesito ayuda seria con esto.
Para este tipo de sistemas a menudo definimos un par de cantidades, una que es característica de objetos o sistemas y otra que es característica de interacciones. Ejemplos de estos pares son trabajo (interacción) y energía (sistema) o impulso (interacción) y cantidad de movimiento (sistema). No existe un nombre comúnmente aplicado para la cantidad de interacción que se empareja con el momento angular, pero sería la integral del par aplicado a lo largo del tiempo en estricta analogía con el impulso y el momento lineal.
Entonces, la regla general es que la cantidad del sistema se conserva si el sistema está sujeto a una cantidad de interacción neta cero de fuentes externas.
Entonces
etcétera.
La formulación de "[interacción-cantidad] externa neta cero" puede requerir una cantidad considerable de matemáticas para verificar, y puede desarrollarse de una manera que signifique que la regla de conservación solo se aplica entre ciertos estados del sistema. En cada caso, lo reemplaza con un requisito más fuerte de que la fuerza externa o el par externo sean cero en todo momento, lo que le permite conservar la cantidad del sistema entre dos estados cualesquiera del sistema.
Toda esta discusión está dirigida a un nivel en el que solo está disponible la formulación newtoniana de la física. Una vez que tenga acceso a la física lagrangiana, el teorema de Noether proporciona una forma precisa y matemáticamente rigurosa de reformular estas consideraciones.
dmckee --- gatito ex-moderador