Autor Tema: Problema de torque

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08 Mayo, 2023, 11:03 pm
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edcastle

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El radio del rollo de papel mostrado en la figura es 7.6cm y su momento de inercia es \( I=3.3 \times 10^{-3} kg\cdot m^2 \). Una fuerza de 2.5 N se ejerce sobre el extremo del rollo durante 1.3s s. El papel no se rompe y empieza a desenrollarse. Una torca constante con fricción de 0.11 m.N actúa sobre el rollo y gradualmente lo detiene. Suponiendo que el espeso del papel es despreciable, calcule:

a) La longitud de papel que se desenrolla durante el tiempo que se aplica la fuerza (1.3 s).
b) La longitud de papel que se desenrolla, desde el momento en que la fuerza cesa hasta que el rollo deja de moverse.


 :banghead:

Por favor, la solución sería de gran ayuda, pero también alguna sugerencia del tema también para buscar más información, ya que en los libros de física que tengo lo más parecido es momento de fuerza pero no de inercia.

08 Mayo, 2023, 11:53 pm
Respuesta #1

JCB

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Hola a tod@s.

De la misma manera que en la Dinámica de traslación la fuerza es proporcional a la masa, en la Dinámica de rotación, el momento de la fuerza es proporcional al momento de inercia.

a) \( \sum{M}=I\alpha \)

\( FR-M_r=I\dfrac{a}{R} \)

\( a=\dfrac{(FR-M_r)R}{I}=1,84\ m/s^2 \).

\( d=\dfrac{1}{2}at^2=1,56\ m \).

¿ Puedes seguir con el apartado b) ?.

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

09 Mayo, 2023, 03:25 am
Respuesta #2

edcastle

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¿Podrías indicarme la parte b, por favor?

09 Mayo, 2023, 07:12 pm
Respuesta #3

JCB

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Hola a tod@s.

No estoy seguro de que darte directamente la solución del apartado a), te haya ayudado a comprender la situación. Pero tengo otra oportunidad gracias al apartado b).

En el apartado b) se trata de determinar la longitud de papel que se desenrolla, desde el momento en que cesa la fuerza \( F \), hasta que el rollo deja de girar. Como la fuerza aplicada \( F \) se interrumpe, solo queda el momento resistente debido al rozamiento, y por este motivo el rollo se detiene.

La velocidad del extremo del papel cuando cesa \( F \), es \( v_0=at=2,40\ m/s \).

Aplicamos otra vez la ecuación fundamental de la Dinámica de rotación.

\( \sum{M}=I\alpha' \)

\( -M_r=I\dfrac{a'}{R} \)

\( a'=\dfrac{-M_rR}{I}=-2,53\ m/s^2 \). Deceleración del extremo del papel cuando se interrumpe la fuerza \( F \).

Tiempo que tardará en detenerse a partir de \( \cancelto{0}{v_f}=v_0+a't' \). Despejando, \( t'=0,95\ s \).

\( d'=v_0t'+\dfrac{1}{2}a't'^2=1,13\ m \).

En total, el rollo se habrá desenrollado \( d+d'=2,69\ m \) de papel.

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