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Campo de aceleraciones de un sólido

De Laplace

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Antonio (Discusión | contribuciones)
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Revisión de 15:31 2 nov 2017

Derivando respecto al tiempo en la expresión del campo de velocidades obtenemos la aceleración de punto P

\vec{a}_{21}^P = \left.\frac{\mathrm{d}\vec{v}_{21}^P}{\mathrm{d}t}\right|_1=\left.\frac{\mathrm{d}\vec{v}_{21}^O}{\mathrm{d}t}\right|_1 + \left.\frac{\mathrm{d}\vec{\omega}_{21}}{\mathrm{d}t}\right|_1\times\overrightarrow{OP}+\vec{\omega}_{21}\times\left.\frac{\mathrm{d}(\overrightarrow{OP})}{\mathrm{d}t}\right|_1

Siendo

 \left.\frac{\mathrm{d}\vec{v}_{21}^O}{\mathrm{d}t}\right|_1=\vec{a}_{21}^O        \left.\frac{\mathrm{d}\vec{\omega}_{21}}{\mathrm{d}t}\right|_1=\vec{\alpha}_{21}        \left.\frac{\mathrm{d}(\overrightarrow{OP})}{\mathrm{d}t}\right|_1=\vec{v}_{21}^P-\vec{v}_{21}^O = \vec{\omega}_{21}\times\overrightarrow{OP}

llegamos a la expresión del campo de aceleraciones

\vec{a}_{21}^P = \vec{a}_{21}^O + \vec{\alpha}_{21}\times\overrightarrow{OP} + \vec{\omega}_{21}\times(\vec{\omega}_{21}\times\overrightarrow{OP})

A diferencia del campo de velocidades, el campo de aceleraciones no es equiproyectivo:

(\vec{a}_{21}^P-\vec{a}_{21}^O)\cdot\overrightarrow{OP}=\overrightarrow{OP}\cdot(\vec{\omega}_{21}\times(\vec{\omega}_{21}\times\overrightarrow{OP})) = -\left|\vec{\omega}_{21}\times\overrightarrow{OP}\right|^2

Solo en el caso de traslación o reposo instantáneos se cumplirá la equiproyectividad.

Dos consideraciones prácticas.

  • El campo de aceleraciones requiere conocer tres vectores (esto es, 9 datos, frente a los 6 del campo de velocidades):
    • La aceleración de un punto O, \vec{a}_{21}^O.
    • La velocidad angular instantánea, \vec{\omega}_{21}.
    • La aceleración angular, \vec{\alpha}_{21}, derivada temporal de la velocidad angular.
  • La aceleración de un punto P se puede calcular derivando la velocidad sólo si se conoce ésta como función del tiempo \vec{v}_{21}^P(t). Conocerla en un instante no es suficiente.

El conocimiento del campo de aceleraciones es especialmente útil cuando tenemos un punto fijo O, para el cual \vec{a}_{21}^O=\vec{0} y deseamos hallar la aceleración de otro punto en concreto, en particular, del centro de masas del sólido.

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