Was ist drehimpuls?

Drehimpuls

Der Drehimpuls ist eine physikalische Größe, die die Rotationsbewegung eines Körpers beschreibt. Er ist analog zum linearen Impuls für die Translationsbewegung.

• Definition: Der Drehimpuls eines Teilchens relativ zu einem Bezugspunkt ist das Vektorprodukt aus dem Ortsvektor vom Bezugspunkt zum Teilchen und dem linearen Impuls des Teilchens. Für einen ausgedehnten Körper ist der Drehimpuls die Summe der Drehimpulse aller seiner Teilchen.

• Formel: Mathematisch wird der Drehimpuls (L) wie folgt definiert:

  L = r x p

  wobei:

  • r der Ortsvektor ist
  • p der lineare Impuls ist (p = mv, wobei m die Masse und v die Geschwindigkeit ist)

• Erhaltung des Drehimpulses: In einem abgeschlossenen System bleibt der Gesamtdrehimpuls konstant, wenn keine äußeren Drehmomente wirken. Dies ist ein grundlegendes Erhaltungsgesetz in der Physik. Siehe Drehimpulserhaltung.

• Drehmoment: Ein Drehmoment, das auf einen Körper wirkt, ändert seinen Drehimpuls. Das Drehmoment ist die zeitliche Ableitung des Drehimpulses:

  τ = dL/dt

  wobei τ das Drehmoment ist. Siehe Drehmoment.

• Drehimpuls und Trägheitsmoment: Der Drehimpuls kann auch in Bezug auf das Trägheitsmoment (I) und die Winkelgeschwindigkeit (ω) ausgedrückt werden:

  L = Iω Siehe Trägheitsmoment.

• Anwendungen: Der Drehimpuls spielt eine wichtige Rolle in vielen Bereichen der Physik, wie z.B. in der Himmelsmechanik, der Atomphysik und der Festkörperphysik.

• Quantenmechanik: In der Quantenmechanik ist der Drehimpuls quantisiert, d.h., er kann nur bestimmte diskrete Werte annehmen. Der quantenmechanische Drehimpuls ist ein Operator, und seine Eigenwerte bestimmen die möglichen Werte des Drehimpulses. Siehe Quantenmechanik.