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Una pregunta sobre cómo derivar una fórmula para un objeto en rotación

Tengo esta pregunta asignada, pero realmente estoy atascado en cómo hacerla:

Una bala atraviesa dos discos de cartón unidos a una distancia $D$ aparte de un eje que gira con un periodo de rotación $T$, como se muestra.

bala

Derivar una fórmula para la velocidad de la bala $v$ en función de $D$, $T$, y un ángulo medido $\theta$ entre la posición del agujero en el primer disco y el del segundo. Si es necesario, use $\pi$, no su equivalente numérico. Ambos agujeros están a la misma distancia radial del eje. $\theta$ mide el desplazamiento angular entre los dos agujeros; por ejemplo, $\theta=0$ significa que los agujeros están en línea y $\theta=\pi$ significa que cuando un agujero está arriba, el otro está abajo. Asuma que la bala debe atravesar el conjunto de discos dentro de una sola revolución.

Hasta ahora he recopilado información que pensé que podría ayudarme, pero no sé cómo aplicar ninguna de ella:

$$\theta=2\pi$$ $$periododerotacion=T$$ así que la velocidad angular es: $$w={2\pi\over T}$$

Sé que necesito tener $D$ por separado, y la única forma en la que se me ocurrió hacerlo fue utilizando la fórmula de distancia $$v={D\over t}$$ $$D={vt}$$

No estoy seguro si esta información es suficiente para derivar una ecuación, si lo es, simplemente no sé cómo aplicarla. ¿Es válido usar el $t$ en esta fórmula en lugar del $T$ de la velocidad angular? ¿Qué otra información necesito?

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ash108 Puntos 226

¿Es válido usar la $t$ en esta fórmula en lugar de la $T$ de la velocidad angular?

No, $T$ es el tiempo de una revolución. El tiempo $t$ que calculas es el tiempo entre la bala golpeando la primera y la segunda placa. Son dos cosas muy diferentes.

$\theta=2\pi$

Esto no es correcto. $\theta$ se define como el ángulo entre los agujeros, no una vuelta completa de $2\pi$.

¿Qué otra información necesito?

Vamos a considerar el ángulo $\theta$ de la misma manera que consideraste $D$. $D$ es la distancia recorrida en el tiempo $t$ a la velocidad $v$. De manera similar, $\theta$ es la distancia angular recorrida en el tiempo $t$ a la velocidad angular $\omega$. Por lo tanto, puedes establecer una expresión similar para el movimiento angular:

$$\theta=\omega t$$

Utiliza esto con las otras expresiones que ya tienes,

$$\omega=\frac{2\pi}{T}\quad\text{y}\quad D=vt\:,$$

y habrás terminado.

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