Problema 5. Momento angular Un avión de 10000 kg está 100 km al Noroeste de una ciudad a una altura de 3000 m, y vuela hacia el Este a 300 km/h. ¿Cuál es su momento angular respecto a esa ciudad? Para comenzar planteamos un sistema de referencia con origen en la ciudad C, a partir del cual establecemos las direcciones Norte-Sur, Este-Oeste y la altura, para poder ubicar a nuestro avión A. altura r v A S → E iˆ N (eje x) k̂ r C O (eje y) ĵ → L Para hallar el vector momento angular del avión respecto de la ciudad C planteamos la definición de momento angular: → → → L = r× p , (1) r donde el vector posición r tiene por coordenadas → r ( m ) = 1x10 5 cos 45 º iˆ + 1x10 5 sen 45 º ˆj + 3 x10 3 kˆ ya que se halla a 100 km (1 x 105 m) en dirección Noroeste (a 45º entre las direcciones r N-O), mientras que el vector momento lineal p es: → → p = mv , (2) r donde la masa m y la velocidad v del avión son: m = 10 5 kg → v (m/s) = −83,3 ˆj Nótese que la velocidad ha sido expresada en m/s y con componente única hacia la dirección Este, de acuerdo con el sistema de referencia elegido. Resolviendo en primer lugar (2) y luego reemplazando en (1), resolvemos el producto r vectorial y obtenemos el vector momento angular L respecto de la ciudad C: → L(kg m2 ) = 2,5 x10 9 iˆ − 5,9 x1010 kˆ s (3) r Ver la representación de L en el esquema. r r ¿Cómo se ha calculado L ? Dada la forma en que están presentados los datos, L se obtuvo usando la siguiente forma de resolución del producto vectorial: iˆ r L = rx ˆj ry kˆ rz px py pz