Se la quantità di moto era un cencetto poco intuitivo, lo è ancora di meno quello di momento angolare. Prima di tutto definiamo il concetto di momento di una forza.

Una forza, come vettore, ha sempre un punto di applicazione (sarebbe l'origine del vettore). Se si fissa un punto speciale dello spazio, chiamato polo, si può definire momento della forza rispetto a quel polo il prodotto vettoriale tra il vettore polo-punto d'applicazione e il vettore forza.

M = F x r

Il prodotto vettoriale è un'operazione particolare, valida solo con i vettori, che dà per risultato un terzo vettore perpendicolare al piano che contiene i primi due e di lunghezza pari al valore dell'area racchiusa nel parallelogramma individuato dai due vettori. Il verso (sopra o sotto al piano), invece, dipende dall'ordine di moltiplicazione.

L'applet mostra il momento angolare di un punto che si muove di moto circolare uniforme.

Il polo è fissato al centro della traiettoria, ma può essere spostato lungo la direzione del vettore velocità angolare (vettore verticale) variando HEIGHT.

Si può variare inoltre la velocità angolare stessa (OMEGA) e il raggio della circonferenza (RADIUS).

Il vettore viola rappresenta il momento angolare del punto (prodotto vettoriale della velocità - verde - con il braccio - blu) ed è diretto perpendicolarmente agli altri due.

Se si alza il polo, si modifica la direzione del vettore posizione (blu), così il momento angolare (nero) cambia per mantenere l'ortogonalità con gli altri due.

Quindi il momento angolare è generalmente costituito da due componenti: uno parallelo alla velocità angolare, l'altro perpendicolare.

 

Nel caso del momento angolare avremo...

P = Q x r

    

Secondo il principio di conservazione, ancora una volta, risulta che il momento angolare di un sistema rispetto ad un dato polo deve rimanere costante in assenza dei momenti delle forze esterne (ovvero, le forze esterne o sono nulle o hanno momento nullo, quindi in quest'ultimo caso il loro punto d'applicazione o coincide con il polo oppure vi sono dirette).

Sotto questa nuova luce, il nostro problema del biliardo cambia, perché ora abbiamo finalmente gli strumenti per comprendere nella nostra analisi anche le rotazioni delle palline. In particolare ci si rende facilmente conto che l'energia che si scambiano i corpi non può trasformarsi solamente in energia cinetica (di spostamento traslatorio), ma anche in energia di rotazione.

Analizziamo per esempio l'urto tra la stecca del giocatore e la pallina bianca. Se la colpiamo perfettamente al centro (trascuriamo momentaneamente l'attrito con il tavolo), la palla si mette in movimento traslatorio ma non ruota. Pensiamo per esempio alla palla da bowling lanciata da un giocatore esperto: il parquet è così liscio e incerato che l'attrito è trascurabile e infatti spesso si vede la palla scivolare sulla pista senza ruotare affatto. In questo caso, tutta l'energia della stecca si è trasformata in energia cinetica di traslazione. Ora colpiamo invece la pallina un po' a destra rispetto al suo centro: come facilmente immaginabile, la pallina partirà comunque in avanti, ma si metterà anche a ruotare (più velocemente se il punto d'urto si trova lontano dal centro).

E' lo stesso effetto che capita nel calcio del pallone: colpendolo di lato, lo si fa ruotare rapidamente, oltre che lanciarlo lontano. In questo caso l'energia della stecca si è trasformata in parte in energia cinetica di traslazione, ma anche in energia di rotazione. Infatti, si può notare come, a parità di colpo, la velocità di traslazione della palla nel secondo caso sia minore (calciare un pallone di collo pieno o di interno è ben diverso in termini di potenza del tiro).

Analizziamo ora l'urto dal punto di vista delle forze.

Nel primo caso, la forza impressa dalla stecca è applicata proprio sul polo della pallina, ovvero sul suo centro: il suo momento è nullo, perciò non si ha effetto rotatorio (il momento angolare si deve mantenere costante e all'inizio era nullo). La palla parte velocemente in avanti.

Nel secondo caso, la forza è applicata in un punto diverso dal polo, quindi ha un braccio non nullo (il braccio di una forza è la distanza dal polo del punto di applicazione). In questo caso il momento è diverso da zero (M=r x f), quindi il momento angolare della pallina deve variare della stessa misura (nel sistema di palla più stecca, per rimanere costante, deve trasferirsi sulla palla).

La palla parte in avanti, più lentamente di prima, e ruota.