Taller de física/Movimiento rotatorio

Mapa conceptual

Definiciones clave

• Equilibrio de rotación: Un cuerpo se encuentra en equilibrio de rotación si la suma algebraica de los pares de las fuerzas aplicadas al cuerpo, respecto a un punto cualquiera, es cero.
• El par: es el momento de rotación de un cuerpo; el producto de la magnitud de la fuerza perpendicular (F^) a la línea que une el eje de rotación con el punto de aplicación de la fuerza, por la distancia (d) entre el eje de rotación y el punto de aplicación de dicha fuerza.
• Centro de gravedad: (CG) es el punto donde se considera aplicado el peso.
• Centro de masa (CM): es el punto en el cual al aplicar fuerzas se produce una traslación pura.
• Momento de torsión: tendencia a producir un cambio en el movimiento rotacional.
• Equilibrio: La suma algebraica de todos los momentos de torsión en relación con cualquier eje debe ser cero.

Ideas clave

Para que exista un movimiento de rotación es necesario que estén presentes las siguientes condiciones:

1. La existencia de un eje a lo largo del cual se va a desarrollar el movimiento rotatorio.
2. La existencia de una fuerza externa aplicada sobre el eje, que es la causante del movimiento.
3. La fuerza aplicada debe estar concentrada y localizada sobre algún punto del eje y, dependiendo de la distancia perpendicular generada entre la línea de acción de la fuerza y el eje de rotación (conocido como brazo de palanca), va a condicionar el par en mayor o menor magnitud, siendo mayor cuanto más grande sea el brazo de palanca.

El efecto de una fuerza dada sobre el movimiento de rotación de un cuerpo, depende del valor de la fuerza, de la distancia del punto de aplicación de la fuerza al eje de giro y de la dirección de la fuerza con respecto a la línea que une el punto de aplicación de ésta con el eje de giro.

Un cuerpo está en equilibrio rotacional cuando está en alguna de las siguientes situaciones:

1. Cuando está en estado de reposo rotacional (velocidad angular cero)
2. Cuando se trata de un movimiento circular uniforme (velocidad angular constante).

Ejemplos

Los siguientes diagramas son ejemplos en los cuales se produce un par o un movimiento de rotación. En ellos se especifica el brazo de palanca, las fuerzas aplicadas y el momento generado.

Lista de problemas clave

1. Un auto de prueba se desplaza con rapidez constante de 10 m/s alrededor de un camino circular de 50 m de radio. Determinar:
   1. Aceleración centrípeta del automóvil.
   2. Aceleración angular del automóvil.
   3. Aceleración tangencial del automóvil.
   4. Aceleración total del automóvil.
2. Dos niños están en los extremos de un balancín uniforme de masa insignificante. ¿Es posible equilibrar el balancín si los niños tienen diferentes masas? Explica cómo. Si un niño de 35kg está localizado a 2 metros del pivote, ¿Dónde debe localizarse su amiga de 30kg para equilibrar el balancín?

   Si es posible manejando el tema de las distancias de cada uno de los niños respecto al pivote. En el caso del ejemplo que se nos da, la compañera debería estar ubicada a 2.33 metros.

   • ∑T = (350 * 2) – (300 * x)
   • 0 = 700 – 300x
   • 300x = 700
   • X= 700/300
   • X = 2.33 m

   (Respuesta tomada del grupo 7)

3. Cuándo un automóvil cae por un acantilado, ¿por qué gira hacia delante al caer? (sugerencia: piensa en si al ir perdiendo contacto con el suelo se ejerce algún par)

   El auto gira hacia adelante produciendo un par, debido a que la mayor parte de su masa esta concentrada en su parte frontal, esto genera un par que va en dirección hacia donde se encuentra la mayor parte de su masa.

   (Respuesta tomada del grupo 5)

Ver también

• Taller de física
• Departamento de física