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Lexikon Physik

Drehimpuls

Der Drehimpuls \(\vec L\) gibt bei einer Rotationsbewegung Stärke, Drehsinn und Richtung der Rotationsachse an. Er entspricht in vielem dem „normalen“ Impuls \(\vec p\) bei der geradlinigen Bewegung. entspricht.

Ein Massenpunkt der Masse m, der sich mit der Geschwindigkeit \(\vec v\) auf einer Kreisbahn mit dem Radius r bewegt, hat den Drehimpulsbetrag

\(L = r \cdot m \cdot v = r \cdot p\)

L ist umso größer, je größer der Impuls des Körpers und je weiter entfernt er sich von der Drehachse befindet. Für ein System aus mehreren Massen, die um eine Drehachse kreisen (z. B. ein sich drehender starrer Körper), ergibt sich der Gesamtdrehimpuls als Summe der Einzeldrehimpulse.

Vektoriell berechnet man den Drehimpuls als das Kreuzprodukt aus Abstand von der Drehachse und Impuls:

\(\vec L = \vec r \times \vec p = m \cdot \left( \vec r \times \vec v \right)\)

Der Drehimpuls ist in Betrag und Richtung eine Erhaltungsgröße. Dies machen sich Eisläufer beim Pirouettendrehen (oder Bürosportler auf ihrem Drehstuhl) zunutze: Wenn man der Abstand zur Drehachse verringert, nimmt automatisch die Geschwindigkeit zu und umgekehrt.

Die zeitliche Ableitung des Drehimpulses ist das Drehmoment \(\vec M\).

In der Quantenmechanik ist der Drehimpuls „quantisiert“, kann also nur ganz bestimmte Werte annehmen, nämlich ganzzahlige Vielfache des (reduzierten) Planck’schen Wirkungsquantums \(\hbar = \dfrac h {2\pi}\). Außer dem mit der Bewegung um eine äußere Drehachse verbundenen Bahndrehimpuls gibt es in der Quantenphysik auch den sog. Spin, der einem Eigendrehimpuls (Drehung um die eigene Achse) entspricht, aber viele Eigenschaften hat, die sich klassisch nicht erklären lassen.

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