Docsity
Docsity

Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes

Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity


Consigue puntos base para descargar
Consigue puntos base para descargar

Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium


Orientación Universidad
Orientación Universidad


solid rigid, Apuntes de Química

Asignatura: Mecanica, Profesor: Eugeni Grauges, Carrera: Química, Universidad: UB

Tipo: Apuntes

Antes del 2010

Subido el 30/01/2009

daiana_metal
daiana_metal 🇪🇸

3.9

(14)

6 documentos

1 / 10

Toggle sidebar

Esta página no es visible en la vista previa

¡No te pierdas las partes importantes!

bg1
1
1
TEMA 5: SÒLID RÍGIDTEMA 5: SÒLID RÍGID
Cossos finits com a sistemes de
partícules
Sòlid rígid i el seu moviment
Moment d’inèrcia
Dinàmica de rotació
2
Cos finitCos finit
Definició: cos amb volum, que no es pot
assimilar a un punt de l’espai
Problema:
Un cos finit ocupa mols punts de l’espai quina és
la seva posició? com trobem el seu CM?
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa

Vista previa parcial del texto

¡Descarga solid rigid y más Apuntes en PDF de Química solo en Docsity!

1

TEMA 5: SÒLID RÍGIDTEMA 5: SÒLID RÍGID

 Cossos finits com a sistemes de

partícules

 Sòlid rígid i el seu moviment

 Moment d’inèrcia

 Dinàmica de rotació

2

Cos finitCos finit

 Definició: cos amb volum, que no es pot

assimilar a un punt de l’espai

 Problema:

◦ Un cos finit ocupa mols punts de l’espai → quina és la seva posició? → com trobem el seu CM?

3

...... cossoscossos finits ...finits ...

 Solució: el dividim en petits cubs (infinitesimals) de

costats dx, dy, dz i volum dV=dx— dy— dz centrats en

punts de coordenades x, y i z.

 Massa total: suma

dels infinits cubs

Densitat: (funció escalar de variable vectorial):

( ) dxdydz

dm dV

ρ r^ r =dm=

M = ∫ ∫ ∫ ρ ( rr)dV =∫ ∫ ∫ ρ( x,y,z)dxdydz

4

...... cossoscossos finits...finits...

 En el cas més senzill, ρ és constant

◦ queda el problema de la integració del volum

 La posició del centre de masses ve donada per:

M = ρ∫∫∫ dv =ρ ∫∫∫ dxdydz = ρ∫ dx ∫ dy ∫dz= ρV

( )

1

(^1 1) ( , , ) 1 ( , , )

(^1) ( , , ) ( , , ) ( , , )

R (^) M (^) i rm i i (^) M x y z rdv (^) M x y z xi y j zk dxdydz

M^ i^ x y z xdxdydz^ j^ x y z ydxdydz^ k^ x y z zdxdydz

ρ ρ

ρ ρ ρ

=

= = = + + =

= + +

ur r r r r r

r r r

i = 1

∫V

7

Cossos menys simètrics...Cossos menys simètrics...

 No queda més remei que fer la integral en el volum  Els resultats estan tabulats en llibres

Exemples:

 

  

=  3

R 0 , 0 ,h

r h

x

y

z  

  

=  3

R 0 , 0 ,h

r

 

  

=  4

R 0 , 0 ,h

r

Con buit

Con ple

8

Sòlid rígidSòlid rígid

 Definició: sistema de partícules amb les distàncies

entre elles constants a causa d’uns lligams

 Un sòlid rígid només pot tenir moviments de

◦ translació ◦ rotació al voltant d’un eix

i la seva combinació

∑ i = 1

∫V

9

Moviment de translacióMoviment de translació

 Totes les partícules dels sistema a la mateixa velocitat ◦ Les trajectòries de tots els punts son paral—leles ◦ L’orientació del cos no canvia ◦ El CM té la mateixa velocitat que tots els punts  L’energia cinètica: ◦ En un sistema de partícules en general, vam veure:

◦ En un moviment de translació

2 2 2 1 1

i 2 i^2 i^2 i

T mv MV mv = =

Ec = (^) ∑ = +∑ ′

2 2 1

1 1 i^2 i^2

T mv MV

Ec^ =^ ∑ =

Moviment del sistema

Moviment relatiu de les partícules respecte del CM

10

Moviment de rotacióMoviment de rotació

 Les partícules es mouen a vel. ang.

ωωωω al voltant de l’eix de gir

◦ Per una partícula: vi =ωω ωω ri ◦ ri és el radi de gir de cadascuna

 L’energia cinètica:

2 i 1 i i

I m r

= (^) ∑ ′

  • Moment d’inèrcia d’un cos respecte d’un eix: Depèn de la forma del cos i de l’eix triat!!!

2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1

1 1 1 1 1 T (^) i = 2 m v i i (^) i = 2 m vi i (^) i = 2 m ri i ω (^2) i= m ri i ω 2 Iω = = ′^ = ′^ = ^ ′  =

Ec ∑ ∑ ∑  ∑ 

r’i

 Interpreteu aquesta equació en analogia al moviment lineal

distància a l’eix

13

Més moments d’inèrciaMés moments d’inèrcia

Capa esfèrica

Con massís

14

Teorema de SteinerTeorema de Steiner

 Si tenim un eix de gir que no passa pel CM, paral—lel a un altre que si que passa pel CM, es compleix:

on a és la distància entre els eixos

◦ Demo:

CM

a

m

r CM

a r

r ra

r (^) I CM = (^) ∑ m ri iCM^2

I a = ∑ m ri ia^2 = ∑ mi ( r^ riCM − ar^ ) 2 = ∑mi ( riCM 2 + a^2 − 2 rriCM ⋅ ar)=

= (^) ∑ m ri iCM 2 + (^) ∑ m ai 2 − 2 a^ r ⋅ (^) ∑m ri r iCM= ICM + Ma 2 =Ia

 Quins dels cassos de les transparències anteriors estan relacionats pel teorema de Steiner? Mostreu que es compleix

I I Ma^2 = CM +

15

Dinàmica del sòlid rígidDinàmica del sòlid rígid

 Es pot demostrar que, per a eixos de rotació que són eixos de simetria i que contenen el CM, es compleix:

ω té com a mòdul la vel. ang., la direcció la de l’eix i com a sentit el corresponent a un gir dextrogir  Aleshores:

ω

r

l

r r

L I

i

=

1

 Interpreteu aquesta equació en analogia al moviment lineal

r r r^ r I dt

I^ d dt

d L ext = = =

Equació dinàmica del moviment de rotació d’un sòlid rígid  Quina serà l’orientació del vector α?

16

Moviment de rodolamentMoviment de rodolament

 Lliscament: només translació (tots els punts mateixa v).  Rodolament: rotació + translació, sense lliscament: ◦ El punt de contacte té v=0 ⇒ el fregament no fa treball ◦ L’eix de rotació (que conté el CM) es mou a V = ωR

 L’energia cinètica:

v

f PC (^1 2 ) 2 2 CM

EcT = MV + I ω

19

Estàtica del sòlid rígidEstàtica del sòlid rígid

 Condició d’estàtica per a un punt material:

 Per un sòlid rígid, hi ha una condició addicional:

◦ La condició es pot aplicar prenent l’origen de moments a qualsevol punt de l’espai

0 1

r r ∑ = =

n i

Fexti

0 1

r r ∑ = =

n i exti

 Exemple: trobeu la posició d’equilibri d’un bastó que penja d’una taula

20

Exemple de dinàmica del sòlid rígidExemple de dinàmica del sòlid rígid

 Calculeu l’acceleració angular amb què gira una politja cilíndrica de massa M de la qual penja un objecte de massa m