Ejercicio 11.b, problema al calcular aB

Ejercicio 11.b, problema al calcular aB

de Victor Matias Viva Baez -
Número de respuestas: 11

Buenas, hice este ejercicio hallando vB con distribución de velocidades, obteniendo el mismo resultado que en las diapositivas de la clase de práctico donde lo presentaron. El problema es que para conseguir aB derivé vB, y me dio distinto a lo que debería; los términos según los versores er y k están iguales, pero en efi tengo

 2R(fi 2 puntos - fi punto cuadrado), cuando en la solución son 4 fi punto cuadrado. No logro encontrar el error, ¿es correcta esta forma de hallar la aceleración?

Saludos y gracias.

En respuesta a Victor Matias Viva Baez

Re: Ejercicio 11.b, problema al calcular aB

de Agustin Laguarda -
Cuando usas la distribución de velocidades en un punto definido geométricamente como B, lo que estás obteniendo es la velocidad material de un punto de un rígido (llamemosle punto P) en el instante que coincide con B. La expresión es válida para el instante en que P coincide con B, no antes ni después. De hecho, en un instante posterior el punto del rígido que se encuentra en el punto B es otro, no P.
Para obtener la aceleración de un punto material de un rígido, tenés que expresar una posición de un punto genérico del rígido y derivarlo dos veces en el tiempo (eso es justamente la expresión de distribución de aceleraciones). Luego evaluás esa expresión en la ubicación de interés (en este caso, el punto B).

Si la distribución de vels. es evaluada en un punto específico, su derivada no tiene significado relevante, dado que estás derivando una expresión que ya fue evaluada (es como querer hallar f'(0): no es correcto evaluar f en 0 y después derivar. Lo correcto es hallar f'(x), con x genérico y al final evaluar en 0.)

Conclusión: si quiero la velocidad de un punto material dado del rígido uso distribución de velocidades y evalúo en ese punto. Si quiero la aceleración, uso la expresión de distribución de aceleraciones.
En respuesta a Agustin Laguarda

Re: Ejercicio 11.b, problema al calcular aB

de Juan Manuel Garcia Ojeda -
buenas tardes, me surge la siguiente duda luego de leer esto, si derivaramos la velocidad del punto que en ese momento esta pasando por B , osea, la velocidad conseguida de aplicar distribucion de velocidades, no obtendriamos la aceleracion de ese punto en ese momento?
En respuesta a Juan Manuel Garcia Ojeda

Re: Ejercicio 11.b, problema al calcular aB

de Agustin Laguarda -
La respuesta es no.
Pensá en este ejemplo sencillo: un disco rodando sin deslizar sobre una superficie horizontal.
El vínculo de rodadura dice el punto que está en contacto con el suelo tiene velocidad cero, verdad?
Es decir, en cierto instante, cierto punto de la periferia del disco (pongamos P) entrará en contacto con el suelo, y en ese instante su velocidad será nula (sólo por un instante). Repito: si aplico distribución de velocidades entre el centro del disco y el punto que, durante un instante, está en el suelo me va a dar vP=0. Continuando con el razonamiento, si yo derivo vP=0, voy a obtener aP=0, es decir, obtengo que la aceleración del punto P es nula, lo cual es completamente falso (de hecho implicaría que el punto P es fijo, lo cual es claramente errado).
Esto ejemplifica lo que puse en la respuesta anterior.
Espero que se haya entendido, cualquier cosa preguntá de vuelta.
Saludos!
En respuesta a Agustin Laguarda

Re: Ejercicio 11.b, problema al calcular aB

de Victor Matias Viva Baez -
Buenas, muchas gracias por la respuesta!
Me quedó clara la diferencia entre un caso y el otro, pero me surge una duda:

Cómo me doy cuenta a partir de la letra del ejercicio si el punto B es un punto del rígido que "se mueve con él" o un punto geométrico que siempre se encuentra en las mismas condiciones (como C o A)?
A priori la letra define B como: B = Q + R efi.

Muchas gracias!

Pd: la fórmula de distribución de aceleraciones está en alguna versión de las hojas de fórmulas? Porque no la estaría encontrando
En respuesta a Victor Matias Viva Baez

Re: Ejercicio 11.b, problema al calcular aB

de Ricardo Marotti -

Estimado:

Los puntos que siempre son puntos del rígido son los que acompañan el movimiento de él cualquiera sea este. O sea, están definidos como parte de la geometría del rígido. Por ejemplo, el centro de una esfera, el vértice de un cono, los vértices de una placa rectangular o el centro de masa de cualquier cuerpo rígido.

Los puntos geométricos son aquellos cuya definición está dada de otra forma y al derivar respecto al tiempo esta definición se obtiene una velocidad que es diferente a la que se obtiene de la velocidad de la distribución de velocidades del rígido. Por ejemplo en el Ejercicio 11, los puntos A y C están definidos de forma que tienen un movimiento circular en torno al eje del cilindro, sin embargo como puntos de la esfera tienen velocidad nula (porque la esfera rueda sin deslizar en estos puntos). Análogamente el punto de contacto de un disco que rueda sin deslizar sobre un plano horizontal fijo, tiene velocidad nula como punto del rígido, por rodar sin deslizar, pero tiene una velocidad horizontal como punto geométrico. En el Ejercicio 11 el punto B es un punto geométrico porque a partir de la definición que vos das se ve que si bien Q es solidario al rígido (centro de la esfera),  \vec{e_ \varphi } no lo es. 

La distribución de aceleraciones del rígido la encontrás en la ecuación 6.3 de los Apuntes del Curso 2010. No aparece en la Hoja de Fórmulas porque esencialmente es la misma que la aceleración de arrastre del movimiento relativo. En efecto, los referenciales de coordenadas que estudiamos cuando vimos Movimiento Relativo son esencialmente rígidos (todo rígido tiene un referencial solidario a él). Como la aceleración de arrastre era la aceleración de un punto fijo en el sistema móvil, es esencialmente la aceleración del movimiento de un punto del rígido solidario a él.

Saludos:

Ricardo.

En respuesta a Ricardo Marotti

Re: Ejercicio 11.b, problema al calcular aB

de Micaela Bellon Ghuietti -
Hola Ricardo, de acuerdo a lo que decis anteriormente tengo una duda. Si quisiera hallar la aceleración de b, derivando la velocidad (del punto material del rígido) , cuando derive los versores, tengo que tener en cuenta la velocidad angular del rígido? como queda esa derivada? porque de esta manera no estoy llegando al resultado.
En respuesta a Micaela Bellon Ghuietti

Re: Ejercicio 11.b, problema al calcular aB

de Micaela Bellon Ghuietti -
En respuesta a Micaela Bellon Ghuietti

Re: Ejercicio 11.b, problema al calcular aB

de Nicolás Casaballe -
Hola, Micaela. Me parece que las derivadas que planteaste están correctas. Lo que pasa es que lo que estás calculando es diferente de lo que pide el ejercicio.

Allí se define un punto B de acuerdo con B = Q + R \hat e_\varphi (hay que sustituir también los definiciones de los puntos C y Q).

Para encontrar la velocidad y aceleración de este punto hay que determinar las variaciones de todos estos vectores, así como están definidos, vistos desde el referencial absoluto. Esta forma de definir B significa que es un "punto geométrico", que no está necesariamente asociado al sistema rígido.

En cambio, lo que tu calculaste corresponde al punto de la esfera que coincide en el espacio con el punto B. Podemos decir que tú calculaste la velocidad y aceleración de un punto material que pertenece al sistema rígido. La forma en queme gusta verlo es considerar un referencial relativo, solidario al cuerpo (es decir, a la esfera), que rota y se traslada con respecto al referencial absoluto con velocidad angular \vec \omega. Los puntos materiales están en reposo en este referencial relativo. Su velocidad y aceleración reflejan los términos de transporte que vimos al estudiar el tema de movimiento relativo.

Una observación más: podemos usar cierta convención en la notación para poder distinguir estás cantidades.
  • En el caso del punto geométrico B, su velocidad y aceleración se designan por \dot B y \ddot B, respectivamente.
  • Para el caso del punto material \vec r_B,  indicamos su velocidad y aceleración como \vec v_B y \vec a_B.
(no soy particularmente entusiasta de esta convención, pero reconozco que sirve para distinguir los conceptos).

Saludos,
NC