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Centro de Masa PLaca Irregular, Guías, Proyectos, Investigaciones de Modelación Matemática y Simulación

Explica como se obtiene el centro de masa y sus aplicaciones

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2011/2012

Subido el 17/11/2021

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Problemática 1. La fórmula del centro de masa para un sistema de placas delgadas
visto puede extenderse a una placa cualquiera visualizandola como el sistema de masas
que se forma al partirla en infinidad de franjas verticales de anchura infinitesimal 𝑑𝑥.
Para ver esto, consideremos a una placa con densidad superficial de masa 𝜎y
supongamos que al instalar un sistema de coordenadas cartesianas, la longitud vertical
de la placa correspondiente a un valor de 𝑥entre 𝑎y𝑏es 𝐿(𝑥) como se aprecia en la
siguiente figura
a) Su diferencial de área 𝑑𝐴 para la región sombreada sería?
b) De acuerdo al inciso a) su diferencial de Masa 𝑑𝐴 sería?
c) Demuestra que considerando el inciso b) y la fórmula 𝑥=para el centro
de masa de un sistema de 𝑛placas delgadas puede extenderse para considerar a un
sistema de infinidad de franjas verticales con anchura infinitesimal dx, se puede obtener
que el centro de masa 𝑥de la placa es:
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Problemática 1. La fórmula del centro de masa para un sistema de placas delgadas visto puede extenderse a una placa cualquiera visualizandola como el sistema de masas que se forma al partirla en infinidad de franjas verticales de anchura infinitesimal 𝑑𝑥. Para ver esto, consideremos a una placa con densidad superficial de masa 𝜎 y supongamos que al instalar un sistema de coordenadas cartesianas, la longitud vertical de la placa correspondiente a un valor de 𝑥 entre 𝑎 y 𝑏 es 𝐿(𝑥) como se aprecia en la siguiente figura a) Su diferencial de área 𝑑𝐴 para la región sombreada sería? b) De acuerdo al inciso a) su diferencial de Masa 𝑑𝐴 sería? c) Demuestra que considerando el inciso b) y la fórmula 𝑥̅= para el centro de masa de un sistema de 𝑛 placas delgadas puede extenderse para considerar a un sistema de infinidad de franjas verticales con anchura infinitesimal dx, se puede obtener que el centro de masa 𝑥̅de la placa es:

d) Si la placa está limitada superiormente por la gráfica de la función y=f (x) e inferiormente por la gráfica de la función y=g(x) , como puede reescribirse el centro de masa en términos de f(x) y g(x)? e) Y en el caso particular de que la placa esté limitada inferiormente por el eje x, o sea que g(x)=0 , como quedaría el centro de masa? f) Por simetría podemos considerar también al centro de masa 𝑦̅ de la placa, con lo que nos referimos al punto de equilibrio de la placa en la dirección del eje 𝑦, lo que equivale a concentrar toda la masa de la placa en la línea horizontal con ecuación 𝑦=𝑦̅, generando de esta manera un momento con respecto al eje 𝑥 equivalente a la suma de los momentos con respecto a este eje de las franjas horizontales de anchura infinitesimal 𝑑𝑦 en que puede ser dividida la placa. Como se puede reescribir la ecuación del inciso e) Problemática 2. Una fórmula diferente para el centro de masa 𝑥̅ de la placa puede obtenerse visualizando a la placa como el sistema de masas que se forma al partirla en infinidad de franjas horizontales de anchura infinitesimal común dy, en donde supondremos que ¨y¨ varía de c a d. En este caso la longitud horizontal de la placa correspondiente a un valor de y entre c y d la representamos por L(y) como se aprecia en la siguiente figura:

k) En el caso particular de que la placa esté limitada a la izquierda por el eje y , o sea que g(y)=0, como quedaría la expresión anterior? l) Como se puede reescribir la ecuación del inciso j) y k) de acuerdo al inciso f) m) Por lo tanto el centro de masa de una placa irregular tomando en cuenta tanto la dirección del eje 𝑥 como la dirección del eje 𝑦 es el punto en el plano con coordenadas (𝑥̅, 𝑦̅), es?