Encontrar la aceleración angular a partir del par

Tenemos que analizar este video.

Datos:

  • Un par neto aplicado debido al viento en el molino de viento es igual a 1500   norte metro .
  • Cada (de los 3) puntales de la hélice pesa aproximadamente 45   k gramo y tiene un momento de inercia igual a aproximadamente el 65% del de una barra de la misma masa que gira alrededor de su extremo.

  • Este par se aplica durante aproximadamente 45 segundos antes de la explosión, antes de que el molino de viento estuviera en reposo.

Pregunta: ¿Cuál fue la aceleración angular causada por el par?

Así que aquí está mi intento de hacerlo:

T = I α

T = METRO L 2 / 3 × α × .sesenta y cinco

(debido a todo el asunto del 65%. En realidad, no estoy seguro si debería poner 3 × METRO para cada hélice)

Y aquí es donde me quedo atascado. no me dan L , así que no estoy seguro de cómo solucionar esto. también podría usar T = 1 / 2 METRO R 2 × a , pero entonces no sé R .

Tal vez no haya entendido el problema, pero ¿ha mirado en.wikipedia.org/wiki/List_of_moments_of_inertia (particularmente a la barra con el eje de rotación al final de la barra)? Eso está de acuerdo con su punto 2). Para usar esa ecuación, necesita el momento angular, sin embargo, conoce el par y el tiempo en el que se aplica el par. Por lo que puedo ver, esa es toda la información que necesita para calcular la aceleración angular.
@Robert Smith Creo que estás confundiendo la L en esa ecuación con el momento angular, cuando en realidad es la longitud de la barra.
Muy extraño que eligieran llamarlo L. Me confundieron tanto la publicación del OP como esa ecuación en Wikipedia por un segundo.
@Zach: Realmente extraño. Incluso cuando estaba tratando de resolver el problema teóricamente, me confundí nuevamente. Es tan instintivo ver L y pensar en el momento angular. Entonces, ¿necesitamos usar el video para resolver el problema (no quiero estropear tu pista)? Uhm, en ese caso, puedes medir la aceleración angular viendo el video. Sin embargo, el video no es consistente con los datos proporcionados.
@Robert: Maldita sea, eso estropea el método que tenía en mente. Si el video no coincide con los datos, realmente no estoy seguro de qué hacer.
@David: Bueno, no creo que usar el video sea un mal enfoque, incluso si el video no es completamente realista con los datos proporcionados. Por eso ellos (los estudiantes) necesitan analizar el video, ¿no? De lo contrario, el profesor no habría dado un video de 'falla épica'.
Esto no tiene nada que ver con la pregunta, pero ¿qué causó que la torre en sí (además de las cuchillas) se rompiera? ¿Lo golpearon los escombros? ¿Era tan débil? ¿O la fuerza de la explosión lo torció?
El video es privado agregue otro enlace o elimine el enlace.

Respuestas (2)

Lo primero que te señalaría es que τ = 1 2 METRO R 2 α es realmente justo τ = I α , con una elección particular de I . ¿Es esa opción apropiada para este problema? (Pregúntese lo mismo cada vez que considere usar τ = 1 2 METRO R 2 α .)

A continuación, tenga en cuenta que los momentos de inercia de las diferentes partes del molino de viento se suman para producir el total, al igual que con la masa. No puede simplemente usar el momento de inercia de una hélice, debe calcular el momento de inercia total.

Finalmente, considere esto: ¿qué información puede obtener del video, que podría complementar los 3 "datos"? No hay una escala de longitud en el video, por lo que no puedes medir la longitud de un accesorio directamente, pero hay una escala de tiempo. ¿Qué puedes hacer con eso?

Hmm, no estoy muy seguro... ¿entonces hay una manera de obtener un valor real para esto que no es en términos de L o R?
Creo que hay una manera de calcular L o R (son lo mismo) a partir de la información que puedes obtener del video. Entonces, nuevamente, piense en lo que puede obtener del video. Pista: busca la cantidad de tiempo que tarda en suceder algo.

Cuando se aplica un par de torsión a un objeto, éste comienza a girar con una aceleración inversamente proporcional a su momento de inercia.

Esta relación se puede considerar como la Segunda Ley de Newton para la rotación. El momento de inercia es la masa rotacional y el par es la fuerza rotacional.

El movimiento angular obedece a la Primera Ley de Newton. Si no actúan fuerzas externas sobre un objeto, un objeto en movimiento permanece en movimiento y un objeto en reposo permanece en reposo.

Usando la segunda ley de Newton para relacionar Ft con la aceleración tangencial en = rα , donde α es la aceleración angular: Ft = mat = mrα

ingrese la descripción de la imagen aquí

y el hecho de que el par con respecto al centro de rotación debido a Ft es:

τ = Ftr , obtenemos:

τ = señor 2α.

Para un cuerpo rígido giratorio formado por un conjunto de masas m1,m2.... el par total alrededor del eje de rotación es:

τ t o t a yo = τ i
= ( miri2)α.

La segunda línea anterior utiliza el hecho de que la aceleración angular de todos los puntos en un cuerpo rígido es la misma, por lo que puede tomarse fuera de la suma. El momento de inercia, I, de un cuerpo rígido da una medida de la cantidad de resistencia que tiene un cuerpo para cambiar su estado de movimiento de rotación. Matemáticamente,

yo = miri2.

Nota: Las unidades del momento de inercia son

kg m 2

Esto nos permite reescribir la Ecuación 8.9 como:

τ t o t a yo = Ia

que es el análogo rotacional de la segunda ley de Newton.

PARA MÁS INFORMACIÓN Y NOTA IMPORTANTE HAGA CLIC EN EL ENLACE:

http://www.studygtu.com/2016/02/relationship- between-torque-angular-velocity-angular-acceleration-momentum.html