¿Qué fuerza ejerció un momento de torsión?

Supongamos que un disco horizontal fijo en el centro con un eje vertical que pasa perpendicular al plano, está girando a cierta velocidad angular y hay un insecto posado inicialmente en el centro. El insecto luego comienza a moverse radialmente hacia afuera. A partir de la conservación del momento angular del sistema insecto+disco, podemos afirmar que la velocidad angular del disco se reduce a medida que aumenta el momento de inercia del insecto con respecto al eje. Mi pregunta aquí es que, si vemos solo el disco sin el insecto como sistema (o como un solo objeto giratorio), la velocidad angular del mismo cambió y, por lo tanto, un par externo definitivamente actuó sobre el disco. ¿Cuál es la fuerza que produjo este momento de torsión?

Traté de pensarlo: si decimos que el insecto se está moviendo X eje y el eje de rotación es el z eje, el peso del insecto no debe causar ningún par porque el producto cruzado de la distancia y el peso del insecto se encuentra en y mientras que necesitamos un par sobre el eje z. Por lo tanto, debe haber una fuerza a lo largo del eje y, ¿cuál puede ser esa fuerza? ¿Alguien puede ayudarme a analizar el movimiento y la dinámica aquí?

No puedo llamar a un solo objeto como un sistema
@Anusha Puede ser que terminológicamente usé palabras incorrectas. Pero, quise decir, ya sea un objeto o un sistema giratorio, ¿por qué cambia la velocidad angular? ¿Quién ejerció el par?
si se hubiera ejercido un par, entonces no podría haber usado la conservación del momento angular ya que lo está usando aquí, por lo que el par neto es 0
En el sistema insecto+disco no hay torque externo. Por lo tanto, en el sistema disco+insecto se conserva el momento angular. Pero mira con respecto al insecto que desprecia el disco, el momento de inercia del disco sigue siendo el mismo pero la velocidad angular cambia. Verá que el momento angular de solo el disco cambia definitivamente.
Si la mosca se ve obligada a caminar sobre una ranura, entonces la carga lateral proporciona el par, y el pivote también debe sentirla.

Respuestas (1)

Por lo tanto, debe haber una fuerza a lo largo del eje y, ¿cuál puede ser esa fuerza?

La fricción es esa fuerza. Acelera el insecto a medida que se mueve a partes del anillo que se mueven tangencialmente más rápido. Resultando en una fuerza equivalente y opuesta que frena el anillo. En el marco del disco, la fricción se opone a la ficticia fuerza de Coriolis.

¿Tangencialmente más rápido? ¿No se está desacelerando el anillo también? Esta es la razón por la cual el momento angular del insecto siempre aumenta aunque el anillo disminuya su velocidad.

Sea el momento angular total del sistema 'L' que = I s y s t mi metro ω s y s t mi metro entonces la velocidad angular del insecto en función de la distancia desde el eje (r):

L METRO R 2 2 + METRO r 2
Suponiendo que el anillo y el insecto tienen la misma masa para facilitar el cálculo.

El momento angular del insecto será

L METRO R 2 2 + METRO r 2 METRO r 2
L r 2 R 2 2 + r 2
Deje que el disco tenga un radio de 5 y el momento angular total de 10, todo en sus unidades SI. Graficando nuestro resultado:

La línea azul representa r=5 que es el radio del disco y es donde se detiene el error, observe cómo el momento angular aumenta constantemente. Ahora un gráfico con cómo varía el momento angular del disco (verde):ingrese la descripción de la imagen aquí

Bueno gracias, pero tengo una pequeña duda. A medida que el insecto se aleja del centro, definitivamente hay una fricción en constante aumento que actúa radialmente hacia adentro (cuyo par es cero); en ausencia de esta fuerza, no habría fuerza suficiente para el movimiento circular y el insecto volaría tangencialmente. Cuando normalmente caminamos por la carretera, damos fricción que actúa solo a lo largo de un eje. En un marco de referencia rotacional, ¿habría fricción a lo largo de dos ejes o solo en uno? Si hay fricción tangencial, ¿cuál es su significado? Quiero decir, ¿cuál sería el movimiento sin esa fricción tangencial?
En ausencia de fuerza de fricción, el insecto permanecerá donde está. Saldrá tangencialmente si la fuerza se elimina repentinamente. Dos ejes si el disco está acelerando (frenando en nuestro caso). La última consulta (error moviéndose en el disco con solo fricción radial) me parece muy interesante, no puedo entenderlo. Desafortunadamente, tengo un examen mañana, no tengo tiempo para pensarlo mucho, podría tener que pasar toda la noche. Puede hacerla como una pregunta separada si lo desea.
El insecto comenzaría a deslizarse (o tropezar, tal vez) hacia los lados en relación con lo que consideraría la trayectoria radial recta. Este es el efecto Coriolis.
¿Qué fuerza ejerció un momento de torsión?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v