Enunciado

Uma partícula viaja por um caminho circular, e o ponto P está no centro desse círculo. (a) Se o momento linear da partícula p → é dobrado, sem mudar o raio do círculo, como a magnitude do momento angular em relação ao P é afetada? (b) Se o raio do círculo é dobrado, mas a rapidez da partícula é mantida, como muda a magnitude do momento angular em relação ao ponto P ?

Passo 1

Vamos começar escrevendo uma expressão para a magnitude do momento angular da partícula em relação ao ponto P . Para isso precisamos de um diagrama da situação:

O momento angular da partícula é:

L → = r → × p →

L → = r → × m v →

E o módulo de L → é:

L = m r v sen ⁡ θ

Onde θ é o ângulo formado pelos vetores r → e v → , que nesse caso é θ = 90 ° :

L = m r v sen ⁡ 90 ° = m r v

Passo 2

(a) Se o momento linear da partícula dobra, então o produto m v é dobrado, então o novo momento angular L ' é

L ' = 2 m r v = 2 L

Então a magnitude do momento angular dobra quando a do momento linear também dobra.

Passo 3

(b) Agora vamos analisar o que acontece quando apenas o raio do círculo é dobrado, nesse caso o novo momento angular será:

L ' = m v 2 r = 2 m v r = 2 L

Então novamente o momento angular será dobrado.

Resposta

Em ambos os casos o momento angular é dobrado.

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