Diferencias entre movimiento traslacional y rotacional

Publicado el 8 septiembre, 2020

Movimiento traslacional vs.Rotacional

¿Por qué un tornado gira tan rápido o un móvil colgante tarda tanto en dejar de moverse? Para responder a estas preguntas, debemos hablar sobre el movimiento de rotación.

En otras lecciones en video, hemos discutido estática, cinemática y fuerzas, pero siempre en relación con el movimiento de traslación. Movimiento de traslación es el movimiento que implica el deslizamiento de un objeto en una o más de las tres dimensiones: x , y o z . Pero un objeto puede seguir moviéndose incluso cuando está sentado en una determinada coordenada x , y y z ; todavía puede girar.

El movimiento de rotación es cuando un objeto gira alrededor de un eje interno de manera continua. Un patinador sobre hielo puede hacer esto girando sobre el terreno. Ella se dará energía de rotación. Y debido a que la energía siempre se conserva y un objeto más pequeño debe girar más rápido para tener la misma energía, cuando mueve sus brazos hacia su cuerpo, su velocidad de rotación aumentará: el giro será cada vez más rápido.

Esta es también la razón por la que los tornados giran tan rápido. Antes de que se forme el tornado, el aire, en general, gira en un radio grande. Pero si ese radio disminuye, el giro se acelera, hasta que tienes una tormenta con una potencia increíble.

Cantidades rotacionales

Al pasar del movimiento de traslación al de rotación, muchos de los conceptos no cambian en absoluto. Simplemente reemplaza las cantidades de traslación con las rotacionales.

Por ejemplo, la Primera Ley de Newton dice que un cuerpo en movimiento permanece en movimiento, y un cuerpo en reposo permanece en reposo a menos que actúe sobre él una fuerza desequilibrada. ¡Esa ley también es válida para la rotación! Pero en lugar de una fuerza lineal, tenemos un par de rotación. La primera ley de Newton se convierte así: un cuerpo que gira seguirá girando, y un cuerpo que no gira no comenzará a girar a menos que actúe sobre él un par desequilibrado. Un par es solo una fuerza que actúa fuera del centro y hace que un objeto gire.

Prácticamente toda cantidad en movimiento de traslación tiene un equivalente rotacional. En lugar de aceleración lineal, tenemos aceleración rotacional (o angular). En lugar de fuerzas, tenemos momentos de torsión. En lugar de momento, tenemos momento angular. En lugar de velocidad, tenemos velocidad angular. Y en lugar de masa, tenemos el momento de inercia.

Analizaremos todas estas cosas individualmente en otras lecciones, pero por ahora, solo diremos que el movimiento de rotación es independiente del traslacional. Pero todavía tenemos velocidades, aceleraciones, fuerzas y masas. Los principios básicos son exactamente los mismos.

Ejemplo de peonza

Echemos un vistazo a la primera ley de Newton nuevamente. Un día decides jugar con un trompo. Este tiene un arcoíris de colores pintado y hace un sonido muy satisfactorio cuando gira. Después de girarlo sobre una mesa, eventualmente dejará de moverse y se caerá. Pero aquí tienes una pregunta: ¿qué torsión o torsiones hacen que haga eso?

Bueno, antes que nada, tenemos que recordar que el torque es solo la versión rotacional de la fuerza. Entonces, la pregunta es qué fuerzas lo detienen. Imaginar cantidades rotacionales como lineales puede ayudar mucho si comprende algo de física lineal. La Primera Ley de Newton nos dice que para que el movimiento aumente o disminuya, se necesita una fuerza desequilibrada. Entonces, ¿qué fuerza detiene la peonza?

La respuesta es la fricción y la resistencia del aire: la fricción entre la peonza y la mesa y la resistencia del aire a medida que gira en el aire. Lo que significa que si no fuera por la fricción y la resistencia del aire, ¡la peonza seguiría girando para siempre!

Resumen de la lección

Movimiento de traslación es el movimiento que implica el deslizamiento de un objeto en una o más de las tres dimensiones: x , y o z . Pero un objeto aún puede estar en movimiento incluso cuando está sentado en una determinada coordenada x , y , y z , porque puede girar. El movimiento de rotación es cuando un objeto gira alrededor de un eje interno de manera continua. Estos dos tipos de movimiento son independientes, pero siguen muchas de las mismas leyes.

Por ejemplo, la Primera Ley de Newton dice que un cuerpo en movimiento permanece en movimiento, y un cuerpo en reposo permanece en reposo a menos que actúe sobre él una fuerza desequilibrada. Para la rotación, tenemos la misma ley, solo con pares en lugar de fuerzas. La Primera Ley de Newton para la rotación dice que un cuerpo que gira seguirá girando, y un cuerpo que no gira no comenzará a girar a menos que actúe sobre él un par desequilibrado. Un par es solo una fuerza que actúa fuera del centro y hace que un objeto gire.

El movimiento de rotación explica por qué los patinadores sobre hielo se vuelven más rápidos cuando acercan los brazos al cuerpo, por qué los tornados giran tan rápido y por qué una peonza eventualmente caerá sobre la mesa.

Los resultados del aprendizaje

Después de revisar esta lección, debería tener la capacidad de:

  • Describir el movimiento de traslación y el movimiento de rotación.
  • Definir torque
  • Explica cómo se aplica la primera ley de Newton al movimiento de rotación.

¡Puntúa este artículo!