Rotación de cuerpos rígidos

¿Qué tienen en común los movimientos de un disco compacto, una rueda de la fortuna (sillas voladoras), una sierra circular y un ventilador de techo? 

Ninguno puede representarse adecuadamente como un punto en movimiento; todos implican un cuerpo que gira sobre un eje que está fijo en algún marco de referencia inercial.

La rotación se da en todos los niveles, desde el movimiento de los electrones en los átomos hasta los movimientos de las galaxias enteras. Necesitamos desarrollar métodos generales para analizar el movimiento de un cuerpo en rotación. Consideraremos los cuerpos con tamaño y forma definidos que, en general, pueden tener movimiento rotacional además de traslacional.

Los cuerpos reales llegan a ser muy complejos; las fuerzas que actúan sobre ellos pueden deformarlos: estirarlos, torcerlos y aplastarlos. Por el momento ignoraremos tales deformaciones y supondremos que el cuerpo tiene forma y tamaño perfectamente definidos e inmutables. Llamamos a este modelo idealizado cuerpo rígido. .

Comenzaremos con el lenguaje de la cinemática para describir el movimiento rotacional.

Luego veremos la energía cinética de la rotación, la clave para usar los métodos de energía en el movimiento rotacional. Y deduciremos los principios dinámicos que relacionan las fuerzas sobre un cuerpo con su movimiento

rotacional.


ACTIVIDAD 1.-MIRA CON ATENCION ESTA PRESENTACION BASADA EN EL LIBRO DE TIPPENS ACERCA DE LA ROTACIÓN DE CUERPOS RÍGIDOS , ELABORA UN CUESTIONARIO DE 15 PREGUNTAS Y RESPUESTAS (RECUERDA QUE LAS PREGUNTAS DEBEN SER ABIERTAS)

Introducción 

Hasta ahora hemos estudiado el movimiento de traslación de partículas, sistemas de partículas o de sólidos considerados como un único punto representado por su centro de masa o de rotación de una partícula respecto a un punto.

Justamente a través de la dinámica rotacional estudiaremos el movimiento de rotación de un cuerpo rígido.

Cuerpo rígido

Consideraremos a un cuerpo como rígido, cuando su forma no varía aún cuando se mueve  sometido a la acción de fuerzas.

• En consecuencia, la distancia entre las diferentes partículas que lo forman, permanece incambiada a lo largo del tiempo.
• Si bien el cuerpo rígido ideal no existe, es una muy buena aproximación para encarar el estudio de muchos cuerpos.

Modos de movimiento de un cuerpo rígido

Traslación	En este caso el cuerpo rígido se traslada, de modo que en cada instante las partículas que lo forman, tienen la misma velocidad y aceleración.
Rotación	El cuerpo rígido está en rotación, cuando cada partícula que lo integra, se mueve respecto a un eje con la misma velocidad angular y aceleración angular en cada instante.
General	En este caso tendremos una combinación de los dos anteriores, es decir una rotación y traslación que puede ser estudiado como una traslación y rotación delcentro de masa que lo representa más una rotación respecto al centro de masa.

 

 

La cantidad de rotación que sufre u cuerpo de mide por el desplazamiento angular.
Si en el disco de la figura ya expuesta que está girando sobre su propio eje, el punto A se mueve hasta la posicion C (arriba de D esta A, arriba de C esta B), el desplazamiento angular sufrido se mide por el ángulo "θ".
Hay varias maneras de medir este ángulo. La siguiente definición relaciona la revolucion en grados según lo que representa esta:

1 rev = 360º

Ninguna de estas unidades resulta muy útil para describir la rotación de los cuerpos rígidos. Una medida de mejor aplicación para el desplazamiento angular es el radián(rad).

Un ángulo de un rad es un ángulo central cuyo arco s es igual en longitud al radio R

ACTIVIDAD 2.-Ve con atención las siguientes 5 PPT y :

1.-Elabora un mapa conceptual de movimiento angular y Rotación de cuerpo rígido

2.-Elabora 5 ejemplos de problemas de movimiento angular y rotación de cuerpo rígido  basado en el capítulo de Tippens

3.-Escribe un resumen acerca del momento de torsión y adjunta 3 problemas al respecto.

A.-MOVIMIENTO ANGULAR

Presentación en ppt del Libro Física de Paul Tippens. Capítulo 11
https://docs.google.com/file/d/0BziidB2julnwWlhIdm9YRTY2SDQ/edit

B.-ROTACIÓN DE CUERPO RIGIDO

Presentación en ppt del Libro Física de Paul Tippens. Capítulo 11
https://docs.google.com/file/d/0BziidB2julnwMUNXSWs4UkZrSEE/edit


C.-Problemas de movimiento angular y rotación de cuerpo rígido del Tippens. Capítulo 11
https://docs.google.com/file/d/0BziidB2julnwWExRdUNST0ZwUkU/edit

D.-MOMENTO DE TORSIÓN
Presentación en ppt de capítulo 5 del libro Física de Tippens.
https://docs.google.com/file/d/0BziidB2julnwWXRBSFdPc1ZvQzg/edit

E.-Problemas de momento de torsión Capítulo 5 del Tippens
https://docs.google.com/file/d/0BziidB2julnwdTRydkJDLVVkR1k/edit