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The Angel’s School Profesora: Pamela Cordero. Física 3º medio INERCIA ROTACIONAL
Para poder comenzar nuestro estudio de la inercia rotacional, debemos recordar lo que establece la ley de la inercia:
“Un objeto que se encuentra en reposo tiende a permanecer en reposo, y un objeto que esta en movimiento tiende a seguir en movimiento rectilíneo”
Es por esta razón que la inercia es la tendencia de los cuerpos a permanecer en el estado de movimiento en que se encuentran.
Existe una ley similar para la rotación:
“Un objeto que se encuentra girando alrededor de un eje tiende a seguir girando sobre ese eje”.
¿Cómo se inicia el giro de un objeto?
Para que un objeto inicie o modifique su rotación, se requiere de una fuerza que actúe a cierta distancia del eje de giro. La fuerza aplicada para hacer girar un objeto debe ser perpendicular al radio de giro y proporcionar el torque necesario para iniciar o modificar la rotación. Cuando un torque actúa sobre un objeto, este girara indefinidamente a no ser que actúe otro torque que cambie su estado de movimiento rotacional. Esta tendencia a seguir girando corresponde a una inercia de rotación.
Al apagar un ventilador, las aspas siguen girando cierto tiempo por la inercia de rotación
¿Cómo influye la masa de un cuerpo en rotación?
Recordemos que la inercia de un cuerpo depende de la masa de este, a mayor masa, mayor inercia y a menor masa, menor inercia. Pero la inercia de rotación no depende exclusivamente de la masa del cuerpo, si no que de la distribución de la masa en torno al eje de rotación. Si en un cuerpo la mayoría de la masa esta ubicada lejos del eje de rotación, la inercia rotacional será muy alta y costara hacerlo girar o detener su rotación. Por el contrario, si la masa esta concentrada cerca del eje de rotación, la inercia será menor y será más fácil hacerlo girar o detener su rotación. La forma en que se distribuye la masa en relación a su radio de giro se conoce como momento de inercia (I).
El momento angular varia no solo entre objetos diferentes, si no que de acuerdo a la forma y al punto sobre el cual se haga rotar el objeto
¿Quién tiene mayor momento de inercia, un objeto que concentra su masa cerca del eje de rotación, o uno que la concentra lejos de él?
MOMENTOS DE INERCIA DE ALGUNOS OBJETOS
Según el recuadro anterior ¿en que unidades en el S.I se mide el momento de inercia?
MOMENTO ANGULAR
Ya hemos hablado sobre la existencia de un eje de rotación cuando un cuerpo esta girando pero hay que tener en cuenta que un cuerpo que esta girando siempre tiende a conservar este eje de rotación, esto se debe a una característica de los sistemas rotatorios conocida como momento angular (L). El momento angular apunta en la dirección del eje de rotación, produciendo una cierta estabilidad de giro en ese eje. El momento angular
depende del momento de inercia (I) del objeto y de la velocidad angular () y se expresa de la siguiente forma:
Gracias a la existencia del momento angular podemos encontrar una explicación de por que
es fácil mantener el equilibrio en una bicicleta en movimiento y esta es porque al girar las ruedas, estas tienen momento angular.
Conservación del momento angular
En una competencia de patinaje sobre hielo, resulta habitual ver a las patinadoras girando a gran velocidad, ¿ cómo lo logran? En un comienzo se dan un impulso y comienzan a girar con los brazos y pernas lo más separados posible. Luego comienzan a acercar sus extremidades al eje de giro y se aprecia como su rapidez angular aumenta notablemente. Esto se debe a que al acercar sus brazos y piernas al eje de rotación, el momento de inercia disminuye, lo que aumenta su velocidad de giro.
Cuando un cuerpo se encuentra girando, su momento angular permanece constante a no ser que actúe sobre él un torque externo que lo haga modificar su estado de rotación. Esto significa, por ejemplo, que si aumenta el momento de inercia, la rapidez angular disminuye de tal forma que el producto no varía.
La conservación del momento angular implica que si el torque externo es 0, el momento angular final es igual al momento angular inicial.
o
8.- Calcula el momento angular de un disco sólido uniforme de 50 cm de radio y 2,4 kg de masa, que gira a 6 rev/s con respecto aun eje que pasa por el centro en forma perpendicular al plano del disco. Resp: 11,
9.- Repite el calculo anterior para un esfera sólida de igual masa, radio y que gira con la misma velocidad. Resp: 9
10.- Determina el momento angular del movimiento de rotación y traslación de la Tierra es de 6400 km y el de su orbita es de m. La masa del planeta es de kg. Resp: Rotación; , Traslación;
11.- ¿En cuanto aumenta la velocidad angular de una patinadora que esta girando, si logra disminuir su momento de inercia a la mitad?
