Momento de inercia de un disco respecto a un eje perpendicular al plano que pasa por su centro

Para su estudio nos servimos del problema que sigue:

 

2.170  Calcula el momento de Inercia de un disco alrededor de un eje que pasa por el centro de masas de radio R sin tener en cuenta su espesor:

 

 

dinámica 4

 

 

Respuesta:dinámica 4

 


Solución

 


Tomamos la fórmula de siempre: dinámica 4

 


Acomodamos esta fórmula al problema actual recordando que dinámica 4 y que al sustituir S (superficie del círculo de radio R ) la

transformamos en: dinámica 4

 


Así como en otras ocasiones al elemento de masa  -dm- o diferencial de masa le hemos considerado como una partícula representándola con un punto, ahora vamos a representarla con un aro o anillo del modo que indica la figura siguiente:

 

 

dinámica 4

 

 

Observa que el grueso de la línea representa el diferencial de r que es el radio del anillo.

 

 

Si a este aro o anillo lo cortamos y “enderezamos” nos dará una longitud que la representamos en la siguiente figura:

 

 

dinámica 4

 

 

El diferencial de masa dm vimos que equivale a: dinámica 4, es decir, densidad superficial por diferencial de superficie:

 

dinámica 4

 

 

En (I)dijimos que dinámica 4 o lo que es lo mismo:

 

dinámica 4

 


Por otra parte el dS equivale a dinámica 4 (a la línea la consideramos como un rectángulo de longitud dinámica 4y una altura de dr cuyo producto nos da la superficie).

 

Llegamos a que dinámica 4 podemos escribir haciendo las simplificaciones debidas:

 

dinámica 4

 


En la fórmula dinámica 4 hacemos las sustituciones que corresponden en este caso teniendo en cuenta que hemos de definir a la integral cuyo intervalo está comprendido entre  0 y R.

 


dinámica 4

 


dinámica 4

 

 

2.171  ¿Cuál es el momento de Inercia de un disco que gira alrededor de un eje perpendicular al borde?

 

 

dinámica 4

 

 

Respuesta: dinámica 4

 


Solución


Para resolver este problema no tenemos que utilizar el teorema de Steiner:

 

dinámica 4

 


Se entiende que D es la distancia entre los ejes que pasan por el centro de masas y el que pasa por un borde que equivale al radio. 

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