Entrar Página Discusión Historial Go to the site toolbox

6.7. Movimiento de dos varillas articuladas

De Laplace

Contenido

1 Enunciado

El mecanismo de la figura está constituido por dos varillas rígidas (sólidos “2” y “0”), de grosor despreciable y longitud indefinida, que se mueven en el plano fijo OX1Y1 (sólido “1”). La varilla “2” se desplaza verticalmente hacia arriba con velocidad constante v, manteniéndose siempre paralela al eje OY_{\! 1} y a una distancia c de éste; mientras que la varilla “0”, articulada a la anterior en su extremo común A, desliza por el interior de un pasador giratorio ubicado en el punto O del sólido “1”. Utilizando el ángulo θ (definido en la figura) como parámetro descriptivo del movimiento, se pide:

  1. Reducción cinemática de los movimientos {21}, {20} y {01} en el punto O, es decir: \{\vec{\omega}_{\!21};\;\vec{v}^{\,O}_{21}\}, \{\vec{\omega}_{20};\;\vec{v}^{\,O}_{20}\} y \{\vec{\omega}_{01};\;\vec{v}^{\,O}_{01}\}.
  2. Determinación gráfica y determinación analítica de la posición del punto I01, centro instantáneo de rotación del movimiento {01}.
  3. Cálculo de las aceleraciones \vec{a}^{A}_{01} y \vec{a}^{\, O}_{01}.

Nota: Para resolver el ejercicio, se propone el uso de la base vectorial asociada al sistema de ejes AX_{\! 0}Y_0 de la figura, que se mueve solidariamente con la varilla “0” y cuyo eje AX0 es colineal con ella.

Archivo:Dos-varillas-articuladas.png

2 Reducciones cinemáticas

2.1 Movimiento {21}

La varilla “2” realiza una traslación respecto al sólido “1”, por tanto

\omega_{21}=0\,

La velocidad de esta traslación la podemos obtener derivando la posición de uno de los puntos del sólido “2”. El punto A, extremo de la barra, tine un vector de posición instantáneo

\overrightarrow{OA}=c\vec{\imath}_1+c\,\mathrm{tg}(\theta)\vec{\jmath}_1

Derivando en esta expresión

\vec{v}^A_{21}=\left.\frac{\mathrm{d}\ }{\mathrm{d}t}\overrightarrow{OA}\right|_1 = \frac{c\dot{\theta}}{\cos^2(\theta)}\vec{\jmath}_1

En el punto O la reducción es idéntica a la del punto A, por tratarse de una traslación. Por tanto

\left\{\vec{\omega}_{21},\vec{v}^O_{21}\right\}=\left\{\vec{0},\frac{c\dot{\theta}}{\cos^2(\theta)}\vec{\jmath}_1\right\}

2.2 Movimiento {01}

La velocidad angular del movimiento {01} la da la derivada del ángulo que forma el eje OX0 con el OX1

\omega_{01}=\dot{\theta}

La velocidad del punto O en este movimiento la obtenemos a partir de la velocidad del punto A, ya que, por tratrse de una articulación entre el sólido “2” y el “0”

\vec{v}^A_{01}=\overrightarrow{\vec{v}^A_{02}}^{=\vec{0}}+\vec{v}^A_{21} = \frac{c\dot{\theta}}{\cos^2(\theta)}\vec{\jmath}_1

La velocidad de O es entonces

\vec{v}^O_{01}=\vec{v}^A_{01}+\omega_{01}\vec{k}\times\overrightarrow{AO}=\frac{c\dot{\theta}}{\cos^2(\theta)}\vec{\jmath}_1+\dot{\theta}\vec{k}\times\left(-c\vec{\imath}_1-c\,\mathrm{tg}(\theta)\vec{\jmath}_1\right)=c\dot{\theta}\,\mathrm{tg}(\theta)\vec{\imath}_1-c\dot{\theta}\,\mathrm{tg}^2(\theta)\vec{\jmath}_1

La reducción cinemática la escribimos reuniendo estos dos resultados

3 Posición del CIR

4 Aceleraciones

Herramientas:

Herramientas personales
TOOLBOX
LANGUAGES
licencia de Creative Commons
Aviso legal - Acerca de Laplace