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¿Dinamica de rotacion o Energia?

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  • 1r ciclo ¿Dinamica de rotacion o Energia?

    Hola a todos, tengo un problema que llevo varios dias intentando solucionar y no hay manera, creo que se puede resolver desde dos puntos distintos uno de ellos usando balances de energia potencial y cinetica, y el otro desde la dinamica de rotacion, expongo el enunciado y despues explico mi forma de razonarlo, para que me puedan ayudar:
    Un bloque B de 4Kg cuelga de una cuerda que poasa por una polea de 0,5Kg hasta conectarse a otro bloque A de 6Kg que descansa sobre un plano horizontal de coeficiente de rozamiento cinetico igual a 0,2. El bloque A se empuja contra un muelle de constante K=180 N/m, al cual no esta sujeto, hasta comprimierlo 0,3metros. Calcular:
    a) la velocidad de los bloques cuando el bloque B ha caido 0,4metros desde la posicion inicial (con el muelle comprimido)
    b) la energia cinetica de la polea en ese instante.

    Expongo ahora mi razonamiento:
    Tomo un sistema de referencia que es positivo hacia la derecha, respecto al plano horizontal.
    Realizo el diagrama de fuerzas de los cuerpos, de tal forma que me queda:
    T1 - Froz - (-kx) = 6a
    PesoB - T2 = 4a
    T2 - T1 = 0,25a

    de donde la ultima ecuacion la obtengo con la suma de momentos de las tensiones igualadas al momento de inercia por la aceleracion angular,
    de ese sitema despejo la aceleracion, y despues usando las ecuaciones del movimiento, impongo que la posicion final es 0,4metros y la inicion -0,3metros y que no hay velocidad inicial de caida, por lo que puedo despejar el tiempo, luego lo sustituyo en la ecuacion v=at y de ahi obtengo la velocidad pero no me sale el resultado que pone en la solucion que es v=1,94m/s, y lo he intentado hacer con balances de energias pero siempre me atasco o me faltan ecuaciones.
    Haber si alguien me dice donde esta mi error, o si el problema en si no se puede plantear de esta forma.
    Gracias a todos!

  • #2
    Re: ¿Dinamica de rotacion o Energia?

    Escrito por nacho_loco Ver mensaje
    Hola a todos, tengo un problema que llevo varios dias intentando solucionar y no hay manera, creo que se puede resolver desde dos puntos distintos uno de ellos usando balances de energia potencial y cinetica, y el otro desde la dinamica de rotacion, expongo el enunciado y despues explico mi forma de razonarlo, para que me puedan ayudar:
    Un bloque B de 4Kg cuelga de una cuerda que poasa por una polea de 0,5Kg hasta conectarse a otro bloque A de 6Kg que descansa sobre un plano horizontal de coeficiente de rozamiento cinetico igual a 0,2. El bloque A se empuja contra un muelle de constante K=180 N/m, al cual no esta sujeto, hasta comprimierlo 0,3metros. Calcular:
    a) la velocidad de los bloques cuando el bloque B ha caido 0,4metros desde la posicion inicial (con el muelle comprimido)
    b) la energia cinetica de la polea en ese instante.

    Expongo ahora mi razonamiento:
    Tomo un sistema de referencia que es positivo hacia la derecha, respecto al plano horizontal.
    Realizo el diagrama de fuerzas de los cuerpos, de tal forma que me queda:
    T1 - Froz - (-kx) = 6a
    PesoB - T2 = 4a
    T2 - T1 = 0,25a

    de donde la ultima ecuacion la obtengo con la suma de momentos de las tensiones igualadas al momento de inercia por la aceleracion angular,
    de ese sitema despejo la aceleracion, y despues usando las ecuaciones del movimiento, impongo que la posicion final es 0,4metros y la inicion -0,3metros y que no hay velocidad inicial de caida, por lo que puedo despejar el tiempo, luego lo sustituyo en la ecuacion v=at y de ahi obtengo la velocidad pero no me sale el resultado que pone en la solucion que es v=1,94m/s, y lo he intentado hacer con balances de energias pero siempre me atasco o me faltan ecuaciones.
    Haber si alguien me dice donde esta mi error, o si el problema en si no se puede plantear de esta forma.
    Gracias a todos!

    De forma energetica tenes dos formas de hacerlo, Una es considerar a las dos masas y la polea como un sistema y calcular al trabajo de las fuerzas no conservativas como la variacion de la energia mecanica y de ahi despejar todo, pero vas a tener un incoveniente algebraico con la enegria potencia ya q no sabes a que altura esta la masa q cuelga.

    La otra forma es calcular las tensiones de las cuerda

    y analizar de forma energetica cada masa por seprado.

    Para el bloque A te va a quedar

    Variacion de enrgia mecanica a = W roce + Wtension a

    para el bloque B te va a quedar

    Variacion energia mecanica B = W tension b


    Cualquier duda q no entiendas lo q te dije preguntame

    Comentario


    • #3
      Re: ¿Dinamica de rotacion o Energia?

      Entonces haciendolo como me dices, las ecuaciones que tngo planteadas estan bien no? de hay despejo las tensiones y calculo el trabajo que realizan pero ¿como?¿Cual es el desplazamiento de las tensiones?
      Ayer lo intente una vez mas haciendo balances de energias, y lo hice asi:
      Momento inicial:
      Energia potencial elastica bloque A= 1/2*k*0.3^2=8,1
      Energia potencial gravitatoria bloque A= Epg (desconocida)
      Energia potencial gravitatoria bloque B= 4*g*0,4=15,68
      Momento final:
      Energia potencial elastica bloque A= 0
      Energia cinetica bloque A= 1/2*6*v^2
      Energia potencial gravitatoria bloque A= Epg(desconocida)
      Energia potencial bloque B= 0
      Energia cinetica de rotacion de la polea: 1/2*I*w^2=0,125v^2
      Trabajo de rozamiento= Froz*(-1)*0,4=-4,7

      Igualo las energias de ambos momentos y despejo la velocidad y obtengo, 1,92m/s, pero no entiendo porque no me sale igual que si lo hago despejando la aceleracion y despues sustituyendo en la ecuacion del movimiento, ¿es que este problema no se puede hacer como lo tengo planteado en el primer mensaje?

      Comentario


      • #4
        Re: ¿Dinamica de rotacion o Energia?

        Escrito por nacho_loco Ver mensaje
        Entonces haciendolo como me dices, las ecuaciones que tngo planteadas estan bien no? de hay despejo las tensiones y calculo el trabajo que realizan pero ¿como?¿Cual es el desplazamiento de las tensiones?
        Ayer lo intente una vez mas haciendo balances de energias, y lo hice asi:
        Momento inicial:
        Energia potencial elastica bloque A= 1/2*k*0.3^2=8,1
        Energia potencial gravitatoria bloque A= Epg (desconocida)
        Energia potencial gravitatoria bloque B= 4*g*0,4=15,68
        Momento final:
        Energia potencial elastica bloque A= 0
        Energia cinetica bloque A= 1/2*6*v^2
        Energia potencial gravitatoria bloque A= Epg(desconocida)
        Energia potencial bloque B= 0
        Energia cinetica de rotacion de la polea: 1/2*I*w^2=0,125v^2
        Trabajo de rozamiento= Froz*(-1)*0,4=-4,7

        Igualo las energias de ambos momentos y despejo la velocidad y obtengo, 1,92m/s, pero no entiendo porque no me sale igual que si lo hago despejando la aceleracion y despues sustituyendo en la ecuacion del movimiento, ¿es que este problema no se puede hacer como lo tengo planteado en el primer mensaje?
        Lo mas probable es q te hayas confundido en un calculo o hayas redondeado mucho. Un problema encarado de forma energetica o de forma dinamica se tiene q llegar al mismo resultado, pero hay veces q se realiza de forma energetica por q es mas simple o de forma dinamica por q es mas simple,
        En el problema q vos estas haciendo la forma mas facil de realizarlo era tomar todo como un sistema las dos masas y la polea.

        Seguramente le erraste algun numero o redondeaste mal proba haciendolo con todos los decimales.

        Pero por como es el enunciado del problema esta pensado para q hagas un analisis energetico

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