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.
Rotación
Trabajo y potencia en el movimiento rotacional
I. Introducción Trabajo y potencia en el movimiento rotacional
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: |
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:
De la definición de trabajo sabemos que :
pero entonces:
y
por lo tanto
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:
Recordando el principio del trabajo y la energía tenemos:
Si el cuerpo gira con respecto a un eje fijo, rotación pura, entonces se tiene:
entonces, se tiene que el principio del trabajo y la energía se expresa como:
y si M es constante entonces:
Potencia
Recordando que la potencia es la rapidez con la que se realiza el trabajo entonces tenemos:
o bien