Tensor de inercia de massa de um corpo rígido: teoría e práctica
-
Bogos Nubar Sismanoglu [1] ; Eduardo Cezar Barbosa de Barros Aragão [3] ; Bogos Bedik Sismanoglu [2]
-
[1] Instituto Tecnológico de Aeronáutica
Instituto Tecnológico de Aeronáutica
Brasil
-
[2] Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
Brasil
-
[3] SENAI CIMATEC
-
- Localización: Latin-American Journal of Physics Education, ISSN-e 1870-9095, Vol. 15, Nº. 2, 2021
- Idioma: portugués
- Enlaces
-
Resumen
- português
No estudo do movimento de rotação e translação do corpo rígido, as leis de conservação da energia mecânica, momento linear e momento angular geralmente estão associadas a uma grandeza importante chamada de momento de inércia de massa. O momento de inércia de massa está relacionado à inércia à rotação do corpo e calculada para o caso em que o corpo gira em torno de um eixo fixo pré determinado. Para o caso em que a rotação se processa em eixos aleatórios, sem serem eixos principais de inércia, o tensor de inércia de massa é o mais apropriado para o estudo cinemático e dinâmico do movimento rotacional. No movimento geral do corpo rígido no espaço tridimensional, o tensor de inércia de massa é mais apropriado para uso pois este possibilita a obtenção de todas as grandezas físicas associadas ao movimento, como momento angular, torque das forças externas e energia cinética rotacional. Diversos possíveis experimentos são elencados neste trabalho com o objetivo de se estudar teoricamente e experimentalmente o movimento rotacional. Muitos dos experimentos foram tratados teoricamente e experimentalmente pelo nosso grupo de pesquisa e apresentados na plataforma de compartilhamento de vídeos youtube, na página https://www.youtube.com/channel/UC7m8xE0RUPForkdmit9ZQjw/playlists, facilitando muito o acompanhamento da teoria e dos experimentos propostos. Alguns experimentos não muito usuais mas que permitem o aprofundamento da aplicação teórica também são apresentados, como o do Disco de Euler e o do movimento reverso do dispositivo sólido semielipsoidal assimétrico chamado de Rattleback. A teoria do tensor de inércia de massa é apresentado e algumas aplicações importantes são feitas.
- English
In the study of both rotation and translation movement of the rigid body, the laws of conservation of mechanical energy, linear moment and angular moment are usually associated with an important quantity called mass moment of inertia.
The moment of mass inertia is related to the inertia to the rotation of the body and calculated for the case in which the body rotates around a predetermined fixed axis. For the case in which the rotation takes place on random axes, without being the main axes of inertia, the mass inertia tensor is the most appropriate for the kinematic and dynamic study of rotational movement. In the general movement of the rigid body in three-dimensional space, the mass inertia tensor is more appropriate for use because it makes it possible to obtain all the physical quantities associated with the movement, such as angular momentum, torque of external forces and rotational kinetic energy. Several possible experiments are listed in this work with the aim of studying theoretically and experimentally the rotational movement. Many of the experiments were treated theoretically and experimentally by our research group and presented on the YouTube video sharing platform, on the page https://www.youtube.com/channel/UC7m8xE0RUPForkdmit9ZQjw/playlists, making it much easier to follow the theory and the experiments proposed. Some experiments that are not very common but that allow the deepening of the theoretical application are also presented, such as that of Euler's Disc and that of the reverse movement of the solid asymmetric semielipsoidal device called Rattleback. The theory of the mass inertia tensor is presented and some important applications are made
- português
