3. Dynamika

Koło rowerowe

Początkowo oś koła, a więc i wektor momentu pędu skierowane są poziomo. Składowa pionowa wektora momentu pędu równa jest zeru.

                  a)                  b) 

{Na fotografii z lewej strony mężczyzna siedzi na krześle obrotowym. W wyciągniętych do przodu pod kątem prostym do tułowia rękach trzyma metalową oś, na której zostało zamontowane koło mogące się swobodnie wokół niej obracać. Oś jest równoległa do podłogi, a koło jest do niej i do podłogi prostopadłe. Na fotografii z prawej strony siedzący na obrotowym krześle mężczyzna trzyma w wyciągniętych do przodu rękach oś koła, która jest prostopadła do podłogi, a koło jest równoległe do podłogi. Lewa ręka mężczyzny jest równoległa do podłogi i wskazuje godzinę dziewiątą, a prawa ręka wskazuje godzinę jedenastą}

Mężczyzna otrzymuje wirujące koło i następnie obraca oś wirującego koła do pionu. W czasie obracania osi koła moment pędu koła nie jest zachowany - mężczyzna musi wywierać znaczną siłę na obracaną oś, a także na oparcie krzesła. Moment siły reakcji więzów zmienia moment pędu koła - po obrocie moment pędu koła skierowany jest pionowo. Ponieważ jednak działające w czasie obracania siły były siłami wewnętrznymi (działającymi w układzie mężczyzna - krzesło), składowa pionowa całkowitego momentu pędu układu pozostaje równa zeru. Mężczyzna obraca się teraz wraz z wirującym kołem wokół osi pionowej w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu koła, a wartość jego momentu pędu \( L_M \) jest równa wartości momentu pędu koła \( L_K \):

\( L_M=L_K \)

{Wartość momentu pędu L_M równa się wartości momentu pędu L_K}

Po zatrzymaniu mężczyzny moment jego pędu został przekazany Ziemi. Moment pędu koła nie zmienił się - nadal wynosi \( L_K \). Mężczyzna obraca oś koła o 180⁰. Moment pędu koła zmienia się z \( L_K \) na \( -L_K \). Aby całkowity moment pędu pozostał stały, mężczyzna kręci się teraz z momentem pędu \( L \), który spełnia równanie:

\( L_K=-L_K+L \)

{Moment pędu L_K równa się minus moment pędu L_K plus moment pędu L}

Wyznaczamy stąd \( L \):

\( L=2\cdot L_K \)

{Moment pędu L jest 2 razy większy od momentu pędu L K}

Moment pędu, a więc i prędkość kątowa mężczyzny jest dwa razy większa niż na początku.