12.6 Wet van behoud van Impulsmoment

Je zal niet verbaasd zijn te horen dat ook de wet van behoud van impuls een tegenhanger heeft voor draaiende bewegingen.
We hebben het dan over de Wet van Behoud van Impulsmoment:

In een afgesloten systeem blijft de hoeveelheid impulsmoment constant

Voorbeeld

Stel je een fiets voor, die vrij door de wereldruimte zweeft.
Het achterwiel draait rond, en vanwege zijn traagheidsmoment blijft hij dat doen (we verwaarlozen de wrijving van het lager).

Nu stellen we de rem in werking.
Daardoor komt het wiel stil te staan ten opzichte van de fiets.
Maar de hele fiets, met wiel en al, begint nu te draaien in dezelfde richting als de oorspronkelijke draairichting van het wiel.
Dit is de wet van behoud van impulsmoment aan het werk.
De nieuwe rotatie gaat wel langzamer, want de hele fiets heeft een groter traagheidsmoment dan alleen het wiel.

De Pirouette van de Kunststaatser

De kunstschaatser maakt gebruik van de wet van behoud van impulsmoment om een pirouette te maken.
Hij zet zich met gespreide armen af om een draaiende beweging te krijgen.
Daarbij krijgt hij een impulsmoment.
Daarna trekt hij beide armen in, waardoor zijn traagheidsmoment kleiner wordt.
Maar omdat zijn impulsmoment niet kan veranderen, moet zijn hoeksnelheid toenemen.

Pirouette.

De Rotatie van Sterren, Pulsars, Sterrenstelsels en Planeten

In hoofdstuk 4 hebben we gezien dat een langzame draaiing van de gas- en stofwolken waaruit sterren, sterrenstelsels enzovoorts ontstaan leidt tot een veel snellere draaiing van die sterren en andere structuren.
Dat komt doordat bij het samentrekken van de gaswolk zijn traagheidsmoment afneemt, zodat zijn hoeksnelheid gedwongen is om toe te nemen om het impulsmoment gelijk te houden.

Ook bij het instorten van een ster tot een neutronenster of een pulsar neemt het traagheidsmoment af.
Daardoor kan de rotatiesnelheid zelfs toenemen tot meer dan honderd omwentelingen per seconde.