¿Cómo aplico correctamente el teorema de los ejes paralelos a un sistema de esferas de varillas que giran alrededor de su centro de masa?

En la imagen de abajo, ves una varilla con una esfera unida a su lado derecho. El sistema rod-esfera está girando alrededor del centro de masa de todo el sistema. ¿Cómo aplico el teorema de los ejes paralelos para encontrar el momento de inercia de todo el sistema de esferas de varillas que giran alrededor del centro de masas de todo el sistema?

ingrese la descripción de la imagen aquí

Aquí está mi proceso de pensamiento y agradecería si la comunidad pudiera darme una pista:

Aplique el teorema del eje paralelo a la barra y la esfera por separado y luego sume sus momentos de inercia para formar el momento de inercia de todo el sistema.

Información dada:

longitud de la varilla = L

radio de la esfera = R

masa de la varilla = metro r

masa de la esfera = metro s

I r o d = I r o d , C METRO + metro r d r o d 2 (Eje paralelo Thm. aplicado a la varilla)

dónde d r o d = distancia del centro de la barra al centro de masa de todo el sistema barra-esfera.

I s pag h mi r mi = I s pag h mi r mi , C METRO + metro s d s pag h mi r mi 2 (Eje paralelo Thm. aplicado a la esfera)

dónde d s pag h mi r mi = distancia del centro de la esfera al centro de masa de todo el sistema rod-esfera.

Así que la respuesta final debería ser

I t o t = I r o d + I s pag h mi r mi

¡Pero esto aparentemente está mal! Entonces, ¿qué estoy haciendo mal aquí?

¿Qué te hace pensar que está mal?
Cuando se trata de un momento de inercia de masa escalar, debe tener claro con qué eje de movimiento está tratando.

Respuestas (1)

tienes dos cuerpos metro 1 y metro 2 colocado con distancias d 1 y d 2 desde algún punto arbitrario A hasta su centro de masas, entonces el momento de inercia de la masa combinada en ese punto es

I A = ( I 1 + metro 1 d 1 2 ) + ( I 2 + metro 2 d 2 2 )

El sistema combinado tiene masa metro 1 + metro 2 y si el momento de inercia de masa requerido con respecto al centro de masa combinado C es I C entonces el mmoi en A es

I A = I C + ( metro 1 + metro 2 ) C 2
dónde C = metro 1 d 1 + metro 2 d 2 metro 1 + metro 2 es la distancia de su centro combinado al punto arbitrario A . Resolviendo lo anterior para I C rendimientos

I C = I 1 + I 2 + metro 1 metro 2 metro 1 + metro 2 ( d 1 d 2 ) 2

En su caso, tomemos el extremo de la barra como el punto arbitrario A dando d 1 = 2 y d 2 = . El MMOI de la varilla con respecto a su centro es I 1 = 1 12 metro 1 2 y el MMOI de una esfera sólida es I 2 = 2 5 metro 2 r 2 .

El centro de masa combinado es

C = ( metro 1 + 2 metro 2 ) 2 ( metro 1 + metro 2 )

y el MMOI combinado en el cm es

I C = 1 12 metro 1 2 + 2 5 metro 2 r 2 + 2 metro 1 metro 2 4 ( metro 1 + metro 2 )

Esto debería darte la respuesta correcta.