MOVIMIENTO DE ROTACION DE UN CUERPO RIGIDO LIBRE DE TORCAS

MOVIMIENTO DE ROTACION DE UN CUERPO RIGIDO LIBRE DE TORCAS




AUTORA:
GALARZA CONSTANTE GABRIELA NICOLE



PARALELO:
SEGUNDO “H”



CATEDRÁTICA:
ING. JARA BEATRIZ



INSTITUTO DE CIENCIAS BÁSICAS
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL

Mostrar las condiciones bajo las cuales el movimiento de rotación de un cuerpo en ausencia de torcas externas es estable o inestable.

OBJETIVOESPECIFICO

Determinar los momentos de inercias que existen en la raqueta.
Describir el movimiento de un cuerpo rígido rotando libre de torcas, al ser lanzado en el aire.
Identificar el centro de masa de la raqueta.
Considerar el comportamiento de cuerpos con geometría distinta entre sí.
INTRODUCCION

Este trabajo de investigación tiene como fin el movimiento de rotación de un cuerpo rígido, enlas cuales este depende de su estructura solamente a través de los tres momentos principales de inercia. De esta manera, dos cuerpos rígidos cualesquiera con los mismos momentos principales de inercia se mueven exactamente de la misma forma, independientemente de que puedan tener geometrías diferentes. Cabe recalcar que se tratará de analizar el movimiento de rotación de una raqueta de tenis cuandosobre ella no actúan torcas. Debido a que los momentos de inercia controlan el movimiento, y a que para un experimento cualitativo no son necesarios los valores exactos, se hace una estimación de ellos a través de modelos de raqueta con geometría simple. Esta estimación permite utilizar la relación que los momentos de inercia guarden entre sí para escoger un objeto de bajo costo y que tenga, anterotaciones en ausencia de torcas, el mismo comportamiento de la raqueta. Encontrar este objeto tiene la ventaja de no correr riesgo de maltratar un cuerpo tan delicado como lo es la raqueta. Además, permite ilustrar la estabilidad ante rotaciones sin necesidad de construir un dispositivo especial. Con el fin de dirigir la atención en el propósito de la demostración, aquí se le presenta en formade un problema que se resuelve experimental y teóricamente.
DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

Se sugiere usar una raqueta de tenis. El cuerpo rotando se lanza manualmente al aire de manera que, en su movimiento de bajada, pueda ser atrapado por el experimentador. La raqueta se sostiene con una mano por el mango, se le hace girar lanzándola al aire. Se observa que cuando el plano de la raqueta inicialmentees vertical y gira respecto a un eje horizontal, o cuando gira respecto a un eje a lo largo del mango, el movimiento de la rotación es estable. La raqueta es atrapada por el mango manteniendo la misma orientación en que fue lanzada. En cambio, con su plano paralelo al suelo, al lanzarla rotando respecto a un eje horizontal se observa que su plano también gira respecto al eje a lo largo del mango.La raqueta es atrapada por el mango habiendo rotado media vuelta respecto al eje longitudinal del mango; es decir, la cara de la raqueta que estaba hacia arriba en el momento de ser lanzada, al ser atrapada queda hacia abajo. Este resultado inesperado y espectacular es debido a que la rotación es inestable respecto al eje principal correspondiente al momento de inercia con valor intermedio.DESCRIPCION TEORICA
Primero se hace un resumen para recordar los principales conceptos involucrados en el movimiento de rotación de un cuerpo rígido, después se analizan las observaciones hechas con la raqueta. El movimiento general de un cuerpo rígido puede considerarse como una combinación de una traslación y una rotación. Esto significa también que siempre es posible encontrar un sistema dereferencia en traslación pura en el cual el movimiento del cuerpo parezca solamente de rotación. Para describir el movimiento de rotación de un cuerpo rígido alrededor de un eje se utilizan la ecuación.

Donde los vectores y representan, respectivamente, el momento angular total del cuerpo y la torca total aplicada; ambas cantidades se calculan con respecto a un punto fijo en un sistema inercial....