Cantidad de movimiento

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César Molina Gutiérrez
hace 8 años
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1 Cnétca 37 / 63 Cnétca Cantdad de momento Momento cnétco: Teorema de Koeng Energía cnétca: Teorema de Koeng Sóldo con punto fjo: Momento cnétco Sóldo con punto fjo: Energía cnétca Sóldo: Momento relato a Ecuacones del momento del sóldo lbre Comentaros: Ecuacón de la energía para el sóldo Comentaros: Campos ectorales y tensorales Comentaros: Tensor de nerca; Koeng/Stener Manuel Ruz - Mecánca I 37 / 63 22

Ecuacones del momento del sóldo lbre Comentaros: Ecuacón de la energía para el sóldo Comentaros:

2 Cantdad de momento La cantdad de momento de un sstema es la suma ntegral) de las cantdades de momento de cada partícula elemento de masa): S p m d dt m r d dt M r p M n Σ Ω δm ρdxdydz p Ω ρdv T a del transporte de Reynolds) d rρdv rρ dt 22 n)ds d dt M r Ω Σ p M La cantdad de momento del sstema es la que tendría toda la masa concentrada en el centro de masas. Manuel Ruz - Mecánca I 38 / 63 Momento cnétco: Teorema de Koeng Momento cnétco de un sstema materal S 2 respecto a un punto arbtraro O, fjo o mól. Usaremos un sstema ntermedo S 0, con orgen en en centro de masas y ejes paralelos a los fjos 2/0: momento relato a ). O 1 S 0 S 2 r O N O N OM m 21 O+r ) m 21 H 21 O { }} { m 21 + M 01 H 20 { }} { m r }{{} M }{{} Cte.: 01 ) H 21 O O M 01 +H 20 Teorema de Koeng: el momento cnétco respecto a un punto arbtraro es el que tendría toda la masa concentrada en, más el momento cnétco relato a. Como el campo de momentos: resultante M01 ) y momento H20 ) Manuel Ruz - Mecánca I 39 / 63 23

Manuel Ruz - Mecánca I 38 / 63 Momento cnétco: Teorema de Koeng Momento cnétco de un sstema materal S 2 respecto a un punto arbtraro O, fjo o mól.

3 Energía cnétca: Teorema de Koeng Energía cnétca de un sstema materal S 2 en el momento 2/1 Usaremos un sstema ntermedo S 0, con orgen en en centro de masas y ejes paralelos a los fjos 2/0: momento relato a ). S 0 S 2 T m ) 2 N m ) 2 O 1 m 2 ) M 00 2 N 20 + m m 2 01 ) 2 T 21 T M 01 ) 2 Teorema de Koeng: La energía cnétca de un sstema es la que tendría toda la masa concentrada en, más la del momento relato a. Manuel Ruz - Mecánca I 40 / 63 Sóldo con punto fjo: Momento cnétco z 1 S un sóldo S tene un punto O O fjo, el campo de elocdades será: M O O 1 y 1 x 1 O +ω OM Podemos susttur el campo de elocdades en la expresón del momento cnétco en O: H O OM m m OM ω OM ) [ m 2 ] OM ω OM ω) OM [ m 2 ] OM U OM OM ω H O I O ω } {{ } I O Manuel Ruz - Mecánca I 41 / 63 24

S 0 S 2 T 21 1 2 m ) 2 N m 21 2 20 +01 ) 2 O 1 m 2 ) M 00 2 N 20 + m 20 01 + m 2 01 ) 2 T 21 T 20 + 1 2 M 01 ) 2 Teorema de Koeng: La energía cnétca de un sstema es la que tendría toda la masa

4 Sóldo con punto fjo: Energía cnétca z 1 S un sóldo S tene un punto O O fjo, el campo de elocdades será: M O O 1 y 1 x 1 O +ω OM Podemos susttur el campo de elocdades en la expresón de la energía cnétca: T 1 2 m m ω OM ) m ω OM ω OM ) 1 2 ω m OM ω OM ) } {{ } H O T O 1 2 ω I O ω Manuel Ruz - Mecánca I 42 / 63 Sóldo: Momento z 0 relato a z 1 En el caso de un sóldo, el momento relato al centro de masas es el de un sóldo con punto fjo. Por ser ejes paralelos a los fjos: ω 20 ω 21 : x 0 y 0 H I ω 21 T 1 2 ω 21 I ω 21 O 1 y 1 x 1 Para la cnétca del sóldo, en general, se aplca: S tene un punto fjo, las expresones propas de este caso. H O I O ω 21 T 1 2 ω 21 I O ω 21 S no tene punto fjo, los teoremas de Koeng: H O O M 01 +I ω 21 T 1 2 M 01 ) ω 21 I ω 21 Manuel Ruz - Mecánca I 43 / 63 25

relato al centro de masas es el de un sóldo con punto fjo.

5 Ecuacones del momento del sóldo lbre Cantdad de momento: como cualquer sstema, Momento cnétco: En general, es más smple tomar momentos en. Se trabaja en ejes sóldo, donde el tensor de nerca es constante: Ḣ 1 Ḣ 2 +ω 21 H I ω 21 +ω 21 I ω 21 M E F E M Ecuacones cnemátcas: Las ecuacones anterores son dferencales de prmer orden en la elocdad y la elocdad angular. Se completan con las ecuacones cnemátcas, de prmer orden en las coordenadas y parámetros de acttud: ṙ { Ω Q Q ψ, θ, φ f ω,ψ,θ,φ) Ecuacón de la energía: δw I 0, no aporta nada nueo. Un sóldo tene 6 DL, la ecuacón de la energía es combnacón de las otras dos. Manuel Ruz - Mecánca I 44 / 63 Comentaros: Ecuacón de la energía para el sóldo En un sóldo, solo puede haber 6 ecuacones ndependentes DL). La de la energía es combnacón de las otras 2. 1 dt d 2 M2 + 1 ) 2 ω I ω M d +dω I ω δw R E dt+m E ωdt Se susttuyen las ecuacones de la CM y el MC, M d ) dt+ I dω dt dt + ) ω I ω ω dt M d +dω I ω dt Se ha usado la smetría del tensor de nerca para cambar el orden de los productos de tensor por ector. Manuel Ruz - Mecánca I 45 / 63 26

6 Comentaros: Campos ectorales y tensorales En la cnemátca, geometría de masas y cnétca del sóldo aparecen campos ectorales y tensorales con una estructura smlar: O ω { }} { Velocdades O + ω O Momentos de fuerzas Momentos cnétcos M O M +O R H O H +O M Tensores de nerca I O I +M O 2 U O O ) Magntud en O magntud en más la que tendría respecto a O toda la masa concentrada en Todos los campos dependen de 6 parámetros, como los DL del sóldo. Manuel Ruz - Mecánca I 46 / 63 Comentaros: Tensor de nerca; Koeng/Stener En geometría de masas y cnétca, el tensor de nerca se usa de aros modos: Forma eometría de masas Cnétca Aplcacón lneal I u I O u H I ω Forma blneal P u I O u Forma cuadrátca I u u I O u T 1 2 ω I ω Para el sóldo con punto fjo, la expresón del momento cnétco/energía cnétca más el teorema de Stener equale al teorema de Koeng: H O I O ω [ I +M O 2 U O O )] ω I ω +M [ O 2 ω +O ω) O ] I ω +MO ω O) I ω +O M Manuel Ruz - Mecánca I 47 / 63 27

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