Con este objeto de aprendizaje el alumno relacionará los conceptos de trabajo y potencia en el movimiento rotacional, con el trabajo y potencia del movimiento lineal.

Estrategia

 

 


Rotación

Trabajo y potencia en el movimiento rotacional

I. Introducción

Trabajo y potencia en el movimiento rotacional
En la unidad 4 se definió el trabajo como el producto de un desplazamiento por la componente de la fuerza en dirección del desplazamiento, siempre que la fuerza fuese constante. Si la fuerza no es constante entonces:

1 

Ahora consideremos el trabajo realizado en el desplazamiento rotacional bajo la influencia de un momento o par motor. Analicemos el caso de una polea de radio r a la cual se le aplica una fuerza F como se muestra en la figura:

 

2

Esta fuerza causa un momento con respecto al eje de rotación, y también provoca que la polea gire moviéndose una longitud del arco s; también sabemos que:

6

De la definición de trabajo sabemos que :

1

pero 6 entonces:

7

y 8

por lo tanto 9

Entonces el trabajo de un cuerpo en rotación lo podemos representar como el momento multiplicado por la diferencia de posiciones, siempre y cuando el momento sea constante. Si el momento que se aplica no es constante, se tiene que el trabajo es:

3

Recordando el principio del trabajo y la energía tenemos:

Si el cuerpo gira con respecto a un eje fijo, rotación pura, entonces se tiene:

1

entonces, se tiene que el principio del trabajo y la energía se expresa como:

2

y si M es constante entonces:

5

Potencia
Recordando que la potencia es la rapidez con la que se realiza el trabajo entonces tenemos:

1

o bien

2

 

Problemas