Paralelismo entre los impulsos lineal y angular
Si se daban similitudes en el caso de los Momentos Lineal y Angular:
Es natural que también exista similitud en el caso de los Impulsos Lineal y Angular:
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 de donde que sustituyendo en
podemos sustituir valores que nos dan en el problema:
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 2π radianes lo que equivale a
La velocidad lineal sabemos que es
El momento angular nos vendrá dado por:
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.
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:
Como cada revolución equivale a 2π rad:
ω =
Aplicamos: v = ω.r =
Ahora tendremos: L = mrv
2.184 Un disco de 1m de radio y 100 kg masa puede girar alrededor de su eje central vertical (se supone parado):
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:
Sabemos que la aceleración es la variación de velocidad por unidad de tiempo:
Estudiamos que el Torque (τ) o el momento de una fuerza teniendo en cuenta los módulos:
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
Al tratarse de un disco el valor del momento de Inercia es:
Sustituyendo este valor en tenemos:
Simplificamos por r ambos miembros de la igualdad:
Sustituimos por valores que conocemos: