Ejemplo de diferentes estados de movimiento
De Laplace
Revisión a fecha de 10:32 4 ago 2010; Antonio (Discusión | contribuciones)
1 Enunciado
Los vectores de posición y las velocidades de tres puntos de un sólido son, en el SI,
![\begin{array}{rclcrcl}
\overrightarrow{OA}&=&\vec{\imath}&\qquad &
\vec{v}^A & = & 2\vec{\imath}+a\vec{\jmath}+b\vec{k}\\
\overrightarrow{OB}&=&\vec{\jmath}&\qquad &
\vec{v}^B& = & c\vec{\imath}+2\vec{\jmath}+d\vec{k}\\
\overrightarrow{OC}&=&\vec{k}&\qquad &
\vec{v}^C&=&e\vec{\imath}+f\vec{\jmath}+2\vec{k}
\end{array}](/wiki/images/math/9/2/9/929204c589710d4084dcc841003e192b.png)
- ¿Qué restricciones impone la condición de rigidez a los valores de las incógnitas a, b, c, d, e y f?
- Halle los valores de estos parámetros si el sólido se encuentra en un estado de traslación instantáneo.
- Establezca la condición que deben cumplir las constantes si el estado de movimiento es una rotación pura.
2 Condición de rigidez
La condición cinemática de rigidez implica la equiproyectividad del campo de velocidades:
![\vec{v}^P\cdot\overrightarrow{PQ}=\vec{v}^Q\cdot\overrightarrow{PQ}](/wiki/images/math/6/e/9/6e9cd79709745cb87976eb4dd29712c0.png)
Aplicando esto a cada uno de los pares de puntos del enunciado tenemos, para los puntos A y B
![\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{OB}-\overrightarrow{OA}=-\vec{\imath}+\vec{\jmath}](/wiki/images/math/9/1/7/9170309241aa665cec973cd944fef377.png)
![\vec{v}^A\cdot\overrightarrow{AB}=-2+a](/wiki/images/math/e/0/0/e00f43cf7d94a15e3ba2c556be24031d.png)
![\vec{v}^B\cdot\overrightarrow{AB}=-c+2](/wiki/images/math/3/a/0/3a08e596b5ab08d4769009569ebe068e.png)
![\Rightarrow](/wiki/images/math/d/f/0/df09aea884019cb88a2957126faba316.png)
![a+c=4\,](/wiki/images/math/f/3/f/f3f9345bb45e703cf9c41acb43632d24.png)
Repitiendo para A y C
![\overrightarrow{AC}=\overrightarrow{OC}-\overrightarrow{OA}=-\vec{\imath}+\vec{k}](/wiki/images/math/9/8/b/98b4955aca24b408388d017ca8976e6f.png)
![\vec{v}^A\cdot\overrightarrow{AC}=-2+b](/wiki/images/math/e/f/a/efa13554f06d9fac997b2a96ec42d1f2.png)
![\vec{v}^C\cdot\overrightarrow{AC}=-e+2](/wiki/images/math/7/3/b/73b8d5f0066231c60575b407b73ea4f8.png)
![\Rightarrow](/wiki/images/math/d/f/0/df09aea884019cb88a2957126faba316.png)
![b+e=4\,](/wiki/images/math/b/1/3/b135a9d32577085ca24e23118d77642c.png)
y para B y C
![\overrightarrow{BC}=\overrightarrow{OC}-\overrightarrow{OB}=-\vec{\jmath}+\vec{k}](/wiki/images/math/3/f/0/3f0d736852b374cd167453d6138937f3.png)
![\vec{v}^B\cdot\overrightarrow{BC}=-2+d](/wiki/images/math/9/0/8/90841f1f2c5bec078011b12d228d812b.png)
![\vec{v}^C\cdot\overrightarrow{BC}=2-f](/wiki/images/math/4/8/0/48003256d2e10437426c955b93de20c7.png)
![\Rightarrow](/wiki/images/math/d/f/0/df09aea884019cb88a2957126faba316.png)
![d+f=4\,](/wiki/images/math/1/b/4/1b41a69827c018ea09083e03a28d873a.png)
Los parámetros deben cumplir las condiciones
![\begin{matrix}
a&+&c & = & 4 \\
b&+&e & = & 4 \\
d&+&f & = & 4
\end{matrix}](/wiki/images/math/a/d/e/adeb9b7d15bf3afa6f50c972946f3b28.png)
Podemos simplificar la notación haciendo
![a = 2+\gamma\qquad c = 2-\gamma](/wiki/images/math/8/e/e/8ee1668a21bdf782eb0468e27bdcb849.png)
![b = 2-\beta\qquad e = 2+\beta](/wiki/images/math/6/5/2/652c7c1080f3382882036c522cad705b.png)
![d = 2+\alpha\qquad f = 2-\alpha](/wiki/images/math/0/b/9/0b93a27ca97e36409691038ee135d001.png)
de manera que las velocidades quedan
![\begin{array}{rclcrcl}
\overrightarrow{OA}&=&\vec{\imath}&\qquad &
\vec{v}^A & = & 2\vec{\imath}+(2+\gamma)\vec{\jmath}+(2-\beta)\vec{k}\\
\overrightarrow{OB}&=&\vec{\jmath}&\qquad &
\vec{v}^B& = & (2-\gamma)\vec{\imath}+2\vec{\jmath}+(2+\alpha)\vec{k}\\
\overrightarrow{OC}&=&\vec{k}&\qquad &
\vec{v}^C&=&(2+\beta)\vec{\imath}+(2-\alpha)\vec{\jmath}+2\vec{k}
\end{array}](/wiki/images/math/4/9/6/496aea0e1d177852a6db4c9bc3a7dbc8.png)
Quedan aun tres parámetros por fijar, que dependerán del estado de movimiento del sólido.