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Rapidez de los puntos de un tornillo

De Laplace

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Un tornillo de radio 2 mm y paso de rosca 1 mm avanza impulsado por un destornillador de forma que su punta se mueve a 2 mm/s. Determine la rapidez de los puntos del filete del tornillo.
Un tornillo de radio 2 mm y paso de rosca 1 mm avanza impulsado por un destornillador de forma que su punta se mueve a 2 mm/s. Determine la rapidez de los puntos del filete del tornillo.
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==Solución==
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El tornillo realiza un movimiento helicoidal permanente. La rapidez de los puntos del filete es de la forma
El tornillo realiza un movimiento helicoidal permanente. La rapidez de los puntos del filete es de la forma

última version al 22:11 12 ene 2013

1 Enunciado

Un tornillo de radio 2 mm y paso de rosca 1 mm avanza impulsado por un destornillador de forma que su punta se mueve a 2 mm/s. Determine la rapidez de los puntos del filete del tornillo.

Archivo:tornillo.png

2 Solución

El tornillo realiza un movimiento helicoidal permanente. La rapidez de los puntos del filete es de la forma

|\vec{v}_P| = \sqrt{v_d^2+\omega^2 d^2}

siendo vd la velocidad de avance del tornillo (2 mm/s), d es la distancia del filete al eje del tornillo (2 mm) y ω es la velocidad angular, que aun no conocemos.

El valor de ω lo sacamos de que los puntos del filete describen una hélice, de forma que en el tiempo que dan una vuelta avanzan el paso de rosca b (1 mm). Por tanto

\frac{2\pi}{\omega} = \frac{b}{v_d}\qquad \Rightarrow\qquad\omega = \frac{2\pi v_d}{b}=4\pi\,\frac{\mathrm{rad}}{\mathrm{s}}

lo que nos da la rapidez

|\vec{v}_P| = \sqrt{2^2+(4\pi)^2\times 2^2}\,\frac{\mathrm{mm}}{\mathrm{s}} = 25.2\,\frac{\mathrm{mm}}{\mathrm{s}}

Vemos que la velocidad de estos puntos es mucho mayor que la de avance, y es que recorren una distancia mucho mayor que si se movieran en línea recta.

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