¿Contradicción en el teorema trabajo-energía para cuerpos rígidos?

Tenemos un cuerpo rígido en reposo. Sobre él actúa una fuerza que lo lleva a trasladarse (la velocidad del centro de masa es V C metro ) y girar alrededor de un eje fijo con ω

Kleppner y Kolnekow prueban que:

El trabajo realizado por la fuerza es igual al cambio en la energía cinética del centro de masa. Entonces W = Δ k C metro = 1 2 metro V C metro 2 y aquí está su prueba

Para derivar la parte traslacional, comenzamos con la ecuación de movimiento para el centro de masa

F = METRO d 2 R d t 2 = METRO d V d t
El trabajo realizado cuando el centro de masa es desplazado por d R = V d t es
F d R = METRO d V d t V d t = d ( 1 2 METRO V 2 )
Integrando, obtenemos
R R i F d R = 1 2 METRO V b 2 1 2 METRO V a 2

Pero también sabemos por el teorema de la energía cinética del trabajo que el trabajo realizado por una fuerza externa es igual al cambio en la energía cinética del cuerpo, por lo que W = Δ k = 1 2 metro V C metro 2 + 1 2 I ω 2 .

¡Entonces estas dos ecuaciones se contradicen!

Alguien puede ayudarme por favor. no puedo dormir

La cita comienza con "para derivar la parte traduccional". ¿Por qué esperaría que se incluyera la rotación?
Estimado nasu, El trabajo realizado por una fuerza externa es igual al cambio en la energía cinética ( rot+trans)
Esta pregunta nació debido a otra aquí physics.stackexchange.com/questions/606440/… Le agradecería que pudiera echar un vistazo.

Respuestas (2)

Si la fuerza se aplica en algún R por encima del CM, entonces d r = d r CM + R ω d t , por lo que tiene un término adicional. Este término adicional se convierte en:

W putrefacción = F R ω d t = F R ω d ω / α = 1 2 I ω 2

(donde reemplazamos α = F R / I antes de integrar)

Gracias, digamos que tenemos un cuerpo giratorio girando a ω 0 se coloca en un plano horizontal y patina y luego comienza a rodar. El trabajo realizado por la fricción es W F = 1 2 metro V C metro 2 0 = 1 2 metro ω 2 R 2 Pero el trabajo realizado por la fricción también será un cambio en la energía cinética total que es W F = Δ k 1 2 metro ω 2 R 2 = ( 1 2 metro ω 2 R 2 + 1 2 I ω 2 ) 1 2 I ω 0 2 .
Pero esto es una contradicción, ¿podría echar un vistazo aquí ? physics.stackexchange.com/questions/606440/…
la pregunta que respondí es correcta, ahora me estás haciendo una pregunta nueva y diferente.
Aunque no tengo problema en echarle un vistazo
Sí querida, no tengo ningún maestro a quien ir. Solo tengo oraciones para darte
Agregué dos comentarios en su respuesta anterior, espero que ayude. Pero puedes seguir preguntándome allí.
Sí, estoy estudiando tu comentario querida.

Si la línea de acción de la fuerza aplicada no pasa por el centro de masa, entonces el punto de aplicación de la fuerza experimenta una aceleración tangencial. Esto significa que para un tiempo dado (corto), el dR de la fuerza no es el mismo que el dR del centro de masa. Esta diferencia no se considera en la derivación dada. No es válido si se produce rotación. Básicamente, la distancia adicional recorrida por la fuerza hace el trabajo para suministrar la energía de rotación.

Sí, pero no parece funcionar aquí physics.stackexchange.com/questions/606440/…