Autor Tema: Choque plástico de una partícula a dos barras soldadas

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11 Marzo, 2021, 02:51 pm
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Xtimmler

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Hola, foro
Tengo el siguiente problema de cuerpo rígido:

Dos Barras de 2\( m \) con masas de 10 \( Kg \) y 20 \( Kg \) respectivamente, se encuentran soldadas en sus extremos y en reposo en un plano horizontal liso, una partícula de 10 \( Kg \) se mueve a 30 \( \displaystyle\frac{m}{s} \) y choca plásticamente en la soldadura como muestra la figura.



Calcular la velocidad final del cuerpo rígido y la perdida de energía.

Mi problema es con el cálculo del momento de inercia después del choque yo supongo que es el siguiente a partir de Steiner.

Primero calculo el centro de masa: \( CM = \displaystyle\frac{y_1m_1+y_2m_2+y_pm_p}{m_t} = \displaystyle\frac{1∙20+3∙10+2∙10}{40} =1,75 m \) 

Y ahí calculo la inercia.

\( I=\displaystyle\frac{1}{12}m_1L^2+m_1(d_1)^2 + \displaystyle\frac{1}{12}m_2L^2+m_2(d_2)^2 + m_p(d_p)^2 \)

\( d_1 = 0,75 m\;  d_2= 1,25 m\;    d_p = 0,25 m\;    L=2 m \)

Eso me termina dando: \( \displaystyle\frac{75}{2}Kgm^2 \)

¿Está bien ese cálculo?

Gracias de antemano

11 Marzo, 2021, 09:53 pm
Respuesta #1

robinlambada

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Hola.
Hola, foro
Tengo el siguiente problema de cuerpo rígido:

Dos Barras de 2\( m \) con masas de 10 \( Kg \) y 20 \( Kg \) respectivamente, se encuentran soldadas en sus extremos y en reposo en un plano horizontal liso, una partícula de 10 \( Kg \) se mueve a 30 \( \displaystyle\frac{m}{s} \) y choca plásticamente en la soldadura como muestra la figura.



Calcular la velocidad final del cuerpo rígido y la perdida de energía.

Mi problema es con el cálculo del momento de inercia después del choque yo supongo que es el siguiente a partir de Steiner.

Primero calculo el centro de masa: \( CM = \displaystyle\frac{y_1m_1+y_2m_2+y_pm_p}{m_t} = \displaystyle\frac{1∙20+3∙10+2∙10}{40} =1,75 m \) 

Y ahí calculo la inercia.

\( I=\displaystyle\frac{1}{12}m_1L^2+m_1(d_1)^2 + \displaystyle\frac{1}{12}m_2L^2+m_2(d_2)^2 + m_p(d_p)^2 \)

\( d_1 = 0,75 m\;  d_2= 1,25 m\;    d_p = 0,25 m\;    L=2 m \)

Eso me termina dando: \( \displaystyle\frac{75}{2}Kgm^2 \)

¿Está bien ese cálculo?

Gracias de antemano
Si, esta bien aplicado el teorema de Steiner (aunque no he revisado las cuentas),  ahora el resultado es el momento de inercia del sistema respecto de su centro de masa y un eje perpendicular a las barras.

Saludos
Envejecer es como escalar una gran montaña: mientras se sube las fuerzas disminuyen, pero la mirada es más libre, la vista más amplia y serena.

La verdadera juventud una vez alcanzada, nunca se pierde.

11 Marzo, 2021, 09:57 pm
Respuesta #2

JCB

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Hola a tod@s.

Tienes intercambiado \( d_1 \) (que es \( 1,25\ m \)) con \( d_2 \) (que es \( 0,75\ m \)). El momento de inercia respecto del cdm, me da \( I=\dfrac{15}{4}\ kgm^2 \).

Saludos cordiales,
JCB.
"Lo consiguieron porque no sabían que era imposible", autor: Jean Cocteau.

11 Marzo, 2021, 09:58 pm
Respuesta #3

delmar

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Hola

No he hecho las cuentas pero la expresión de I es correcta, considerando 1 la barra amarilla y 2 la otra. Hay que aplicar la conservación de la cantidad movimiento lineal en la dirección del movimiento y la conservación de la cantidad de movimiento angular respecto a un eje perpendicular al plano de movimiento, que pasa por CM, se obtiene la velocidad del centro de masa y la velocidad angular del sistema rígido y se puede evaluar la energía final y en consecuencia la pérdida de energía.

Saludos

11 Marzo, 2021, 10:05 pm
Respuesta #4

Xtimmler

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Hola a tod@s.

Tienes intercambiado \( d_1 \) (que es \( 1,25\ m \)) con \( d_2 \) (que es \( 0,75\ m \)). El momento de inercia respecto del cdm, me da \( I=\dfrac{15}{4}\ kgm^2 \).

Saludos cordiales,
JCB.

\( d_1 \) es la barra amarilla y \( d_2 \) es la celeste  ,volví a hacer los cálculos y me sigue dando lo mismo.

11 Marzo, 2021, 10:18 pm
Respuesta #5

robinlambada

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Hola a tod@s.

Tienes intercambiado \( d_1 \) (que es \( 1,25\ m \)) con \( d_2 \) (que es \( 0,75\ m \)). El momento de inercia respecto del cdm, me da \( I=\dfrac{15}{4}\ kgm^2 \).

Saludos cordiales,
JCB.

\( d_1 \) es la barra amarilla y \( d_2 \) es la celeste  ,volví a hacer los cálculos y me sigue dando lo mismo.


Es que Xtimmler ha tomado como origen de referencia el extremo inferior de la barra amarilla de 20 kg.

Por ello las distancias están bien,pero no he revisado sus cuentas para el cálculo del momento de inercia, que debe ser independiente del origen que se tome, posiblemente alguno se halla equivocado al hacer las cuentas , las voy a revisar

Saludos.
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11 Marzo, 2021, 10:26 pm
Respuesta #6

JCB

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Hola a tod@s.

Efectivamente, cometí una omisión, faltaba la \( m\ (=10\ kg) \) en mi expresión del momento de inercia, con lo cual \( I=\dfrac{15}{4}m\ kgm^2=\dfrac{75}{2}\ kgm^2 \). Resultado coincidente con el de Xtimmler.

Saludos cordiales,
JCB.
"Lo consiguieron porque no sabían que era imposible", autor: Jean Cocteau.

11 Marzo, 2021, 10:38 pm
Respuesta #7

Xtimmler

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Hola a tod@s.

Efectivamente, cometí una omisión, faltaba la \( m\ (=10\ kg) \) en mi expresión del momento de inercia, con lo cual \( I=\dfrac{15}{4}m\ kgm^2=\dfrac{75}{2}\ kgm^2 \). Resultado coincidente con el de Xtimmler.

Saludos cordiales,
JCB.

A bien bueno saberlo gracias por tomarte el tiempo de verificarlo.

Saludos.

11 Marzo, 2021, 11:47 pm
Respuesta #8

robinlambada

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Hola a tod@s.

Efectivamente, cometí una omisión, faltaba la \( m\ (=10\ kg) \) en mi expresión del momento de inercia, con lo cual \( I=\dfrac{15}{4}m\ kgm^2=\dfrac{75}{2}\ kgm^2 \). Resultado coincidente con el de Xtimmler.

Saludos cordiales,
JCB.

Ok, entonces no lo reviso, pero es importante advertir que el momento de inercia respecto un eje es independiente del sistema de referencia elegido.

Saludos.
Envejecer es como escalar una gran montaña: mientras se sube las fuerzas disminuyen, pero la mirada es más libre, la vista más amplia y serena.

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11 Marzo, 2021, 11:55 pm
Respuesta #9

JCB

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Ok, entonces no lo reviso, pero es importante advertir que el momento de inercia respecto un eje es independiente del sistema de referencia elegido.

Saludos.

Efectivamente, totalmente de acuerdo :)
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