Spinn er et sentralt begrep i Fysikk 2 når vi beskriver roterende bevegelse og bevaring av spinnbevegelsesmengde. I dagligtale kan spinn bety at noe snurrer, men i fysikk bruker vi begrepet mer presist: Vi undersøker hvordan et legeme roterer rundt en akse, hvor vanskelig det er å endre rotasjonen, og hva som skjer når systemet påvirkes lite av ytre dreiemoment. Spinn knytter derfor sammen rotasjon, treghetsmoment, vinkelhastighet, energi og bevaringslover.
I videregående fysikk møter du ofte spinn gjennom eksempler som kunstløpere, hjul, skiver, planeter, satellitter, stuperrotasjon og rullende legemer. Når en kunstløper trekker armene inn mot kroppen, øker rotasjonshastigheten. Når armene strekkes ut, går rotasjonen saktere. Kroppen har omtrent samme masse hele tiden, men massen fordeles forskjellig rundt rotasjonsaksen. Dette endrer treghetsmomentet. Hvis ytre dreiemoment er lite, må produktet av treghetsmoment og vinkelhastighet være omtrent konstant. Det er kjernen i bevaring av spinnbevegelsesmengde.
Målet med denne artikkelen er at du skal forstå spinn på en konkret og elevvennlig måte. Du skal kunne forklare hva spinnbevegelsesmengde betyr, bruke formelen L = Iω i enkle situasjoner, forstå hvorfor spinn kan være bevart, og kjenne igjen vanlige oppgavetyper til prøve og eksamen. Temaet bygger på rotasjon, dreiemoment og energi, så det kan være smart å repetere /ressursbank/artikler/hva-er-rotasjon, /ressursbank/artikler/rotasjon-forklart-enkelt, /ressursbank/artikler/dreiemoment-forklart-enkelt og /ressursbank/artikler/arbeid-og-energi-forklart-enkelt.
Spinn som rotasjon rundt en akse
Når et legeme roterer, dreier det rundt en rotasjonsakse. Aksen kan være tydelig, som akslingen i et hjul, eller mer tenkt, som en akse gjennom kroppen til en kunstløper. For å beskrive rotasjonen bruker vi vinkelhastighet, vanligvis skrevet som ω. Vinkelhastigheten forteller hvor raskt vinkelen endrer seg, og måles i radianer per sekund. Hvis et hjul har stor vinkelhastighet, fullfører det mange radianer per sekund og roterer raskt.
Men vinkelhastighet alene forteller ikke hele historien. En lett plastskive og et tungt svinghjul kan ha samme vinkelhastighet, men det tunge svinghjulet er mye vanskeligere å stoppe. Det skyldes treghetsmomentet, I. Treghetsmomentet beskriver hvor vanskelig det er å endre rotasjonen til et legeme. Det avhenger både av massen og av hvordan massen er fordelt i forhold til aksen. Masse langt fra aksen gir større treghetsmoment enn masse nær aksen.