No Boletín - Composición de dos rotaciones concurrentes (Ex.Dic/11)
De Laplace
1 Enunciado
Se tienen tres sólidos tales que el movimiento relativo {20} es una rotación en torno al eje {,
} y el movimiento de arrastre {01} es una rotación en torno al eje {
,
}. Las velocidades angulares de ambos movimientos tienen el mismo módulo
y sus respectivas componentes-
son ambas positivas.
- ¿Qué tipo de movimiento es el absoluto {21}?
- ¿Cuál es el EIR (o EIRMD) de dicho movimiento {21}?
2 Solución
La dirección del vector es la dirección del EIR{20} dado. Como también se nos dice el módulo (
) y el sentido (componente-
positiva) de dicho vector, estamos en condiciones de escribir su valor:
![\vec{\omega}_{20}=\frac{\omega_0}{\sqrt{2}}\,(\vec{\imath}+\vec{\jmath}\,)](/wiki/images/math/e/3/6/e36919931f299417232f3b97238d1964.png)
Y como también conocemos la dirección (nos dan el EIR{01}), el módulo () y el sentido (componente-
positiva) del vector
, podemos escribir su valor:
![\vec{\omega}_{01}=\frac{\omega_0}{\sqrt{2}}\,(\vec{\imath}+\vec{k}\,)](/wiki/images/math/b/7/8/b78139d87aed1976364f15d1c3171f1a.png)
La ley de composición de velocidades angulares nos permite determinar la velocidad angular del movimiento {21}:
![\vec{\omega}_{21}=\vec{\omega}_{20}+\vec{\omega}_{01}=\frac{\omega_0}{\sqrt{2}}\,(2\,\vec{\imath}+\vec{\jmath}+\vec{k}\,)](/wiki/images/math/b/7/a/b7a3f691fdf20482e8fe536ff2c59ffc.png)
Por otra parte, observando las ecuaciones del EIR{20} y del EIR{01}, nos damos cuenta de que ambos ejes son concurrentes en el origen de coordenadas . Por tanto, la velocidad de dicho punto
es nula en todos los movimientos:
![\left.\begin{array}{lll} O\in\mathrm{EIR\{20\}} & \,\,\,\Longrightarrow\,\,\, & \vec{v}^{\, O}_{20}=\vec{0} \\ O\in\mathrm{EIR\{01\}} & \,\,\,\Longrightarrow\,\,\, & \vec{v}^{\, O}_{01}=\vec{0} \end{array}\right\}\,\,\,\Longrightarrow\,\,\, \vec{v}^{\, O}_{21}=\vec{v}^{\, O}_{20}+\vec{v}^{\, O}_{01}=\vec{0}+\vec{0}=\vec{0}\,\,\,\Longrightarrow\,\,\,O\in\mathrm{EIR\{21\}}](/wiki/images/math/0/b/7/0b775a227371e2014f462d23b4dc878a.png)
Llegamos, pues, a la conclusión de que el movimiento {21} es una ROTACIÓN PURA, ya que tiene velocidad angular no nula () y al menos un punto con velocidad nula (
).
El EIR{21} pasa por el origen de coordenadas (punto con velocidad {21} nula) y su dirección es la dirección del vector velocidad angular del movimiento {21}. Por tanto, las ecuaciones del EIR{21} son:
![\frac{x}{2}=\frac{y}{1}=\frac{z}{1}\,\,\,\,\,\longrightarrow\,\,\,\,\, \{y = z, \,\,y + z = x\}](/wiki/images/math/c/8/a/c8a1db6232f98692b430b50496eadfc0.png)