Paralelismo entre los impulsos lineal y angular

Si se daban similitudes en el caso de los Momentos Lineal y Angular:


dinámica 4

 

Es natural que también exista similitud en el caso de los Impulsos Lineal y Angular:

 


dinámica 4

 

 

dinámica 4

 

 

2.180  Un coche de 1000 kg de masa marcha por una curva de 100 m de radio a una velocidad lineal de 20 m/s.

 

Calcula su momento angular o su cantidad de movimiento angular.

 

Respuesta: 2000000 kg.m2/s

 


Solución


Ten cuidado con la velocidad. Se trata de la velocidad lineal v que viene dada en m/s.

La velocidad angular ω se da en radianes/s.

 


Sabemos que dinámica 4 de donde dinámica 4 que sustituyendo en

 


                                        dinámica 4

 


podemos sustituir valores que nos dan en el problema:

 

 

dinámica 4

 

 

2.181  Un cuerpo de masa 5 kg gira alrededor de un punto en un plano a una distancia de 0,5 m con una velocidad angular de 120 rpm. Calcula su momento angular.

 

Respuesta: 15,7 kg.m2/s

 


Solución


Dibujamos colocando los datos que nos dan teniendo en cuenta que la velocidad angular ω nos dan en revoluciones por minuto.

 

Sabemos que cada giro representan radianes lo que equivale a

 

dinámica 4

 

 

dinámica 4

 

 

La velocidad lineal sabemos que es dinámica 4

 

El momento angular nos vendrá dado por:

 


         dinámica 4

 

 

dinámica 4

 

 

2.182  Una rueda de 0,8 m de radio y 3 kg de masa gira a  una velocidad de 120 rpm alrededor de su eje central.

 

 

dinámica 4

 

 

Calcula: El momento de Inercia de la rueda o aro

 

Respuesta: 1,92 kg.m2

 


Solución


La rueda en forma de aro vemos que tiene una masa de 3 kg y aplicamos la fuerza a 0,8 m del eje de giro.

 

Sabemos que el momento de inercia de un aro es: IO =mr2


Sustituyendo valores conocidos: IO=3.0,82 = 1,92 kg.m2

 

2.183  Calcula el momento angular  del problema anterior.

 

Respuesta: 24,12kg.m2/s

 

Solución

 

Vamos a aplicar la fórmula: L = mrv

 

Necesitamos saber el valor de v y para ello nos servimos de la velocidad angular.

Por el texto del problema anterior sabemos que tiene una velocidad angular ω de:

 


dinámica 4

 


Como cada revolución equivale a 2π rad:

 

ω = dinámica 4

 

 

Aplicamos: v = ω.r = dinámica 4

 

 

Ahora tendremos: L = mrvdinámica 4

 

 

2.184  Un disco de 1m de radio y 100 kg masa puede girar alrededor de su eje central vertical (se supone parado):

 

 

dinámica 4

 

 

Se le aplica en un punto del borde una fuerza constante durante 20 segundos consiguiendo que alcance 120 rpm.

 


Calcula el valor de esta fuerza aplicada.

 

Respuesta: 15,75N

 


Solución

 

Calculamos el valor de la aceleración angular sabiendo que la velocidad angular inicial ha sido cero porque partía del reposo y ha adquirido una velocidad angular final de:

 

dinámica 4

 


Sabemos que la aceleración es la variación de velocidad por unidad de tiempo:

 


dinámica 4

 

 

Estudiamos que el Torque (τ)  o el momento de una fuerza teniendo en cuenta los módulos: dinámica 4

 

Recuerda que la distancia (d) sustituimos por r (radio) por producirse un giro.

 

Partiendo de τ = F . r  sustituimos a F por m.a tenemos: τ =m.a.r

 

Como la aceleración a representa la aceleración lineal tendremos que  a = α . r que lo sustituimos en τ =m.a.r; τ =m.r2. α

 

dinámica 4

 

Al tratarse de un disco el valor del momento de Inercia es:

 


                                               dinámica 4

 


Sustituyendo este valor en dinámica 4 tenemos: dinámica 4

 


Simplificamos por r ambos miembros de la igualdad: dinámica 4

 


Sustituimos por valores que conocemos:

 


                                   dinámica 4

 

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