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Movimiento de varias partículas: Movimiento dependiente, Apuntes de Dinámica

El concepto de movimiento dependiente de varias partículas, donde la posición de una partícula depende de la posición de otra. Se utiliza el ejemplo de bloques interconectados por cuerdas no extensibles para ilustrar la concepto. Se incluyen ecuaciones para determinar la relación de espacios, velocidades y aceleraciones de las partículas.

Tipo: Apuntes

2021/2022

Subido el 13/05/2022

mercedes-ortiz-castellanos
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Z
Cuando sobre una misma recta se mueven independientemente varias partículas, para
cada una de éstas deben escribirse las ecuaciones de movimiento. El tiempo deberá
contarse desde el mismo instante inicial para todas las partículas, y los
desplazamientos medirse en el mismo origen y en el mismo sentido.
Los dos tipos de movimientos de varias partículas son:
MOVIMIENTO DEPENDIENTE
Este tipo de movimiento se presenta en aquellos casos en los cuales la posición de una partícula dependerá de la
posición de otra (o varias) partícula (s) más. Esta dependencia ocurre por lo común si las partículas, que en este
caso estarán representadas por bloques, están interconectadas por medio de cuerdas no extensibles, las cuales
están enrolladas alrededor de poleas.
EJEMPLO La posición del bloque B en la figura depende de la posición del bloque A. Puesto que la cuerda
ACDEFG es de longitud constante y puesto que las longitudes de las porciones de cuerda CD y
EF alrededor de las poleas permanecen constantes, se concluye que la suma de las longitudes de
los segmentos AC, DE y FG es constante. Al observar que la longitud del segmento AC difiere
de 𝒙𝑨 sólo por una constante y que de manera similar, las longitudes de los segmentos DE y FG
difieren de 𝒙𝑩 únicamente por una constante, se escribe:
𝒙𝑨+𝟐𝒙𝑩=𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆
Puesto que sólo una de las dos coordenadas 𝒙𝑨 y 𝒙𝑩 pueden elegirse de manera
arbitraria, se afirma que el sistema que se presenta un grado de libertad, por ejemplo
en la siguiente gráfica observe:
Existen tres coordenadas 𝒙𝑨 , 𝒙𝑩 y 𝒙𝑪 y el sistema presenta dos grados
de libertad.
𝟐𝒙𝑨+𝟐𝒙𝑩+ 𝒙𝑪=𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆
Cuando la relación que existe entre las coordenadas de posición de varias partículas es
lineal, se cumple una relación similar entre las velocidades y aceleraciones de las
partículas. En el caso de los bloques de la figura anterior, se diferencia dos veces la ecuación obtenida y se escribe:
NOMBRE
MERCEDES ORTIZ CASTELLANOS
TEMA No.
1
SEMESTRE
CUARTO
GRUPO
FECHA:
08/05/2022
ACTIVIDAD No.
1.2
SUBTEMA
Movimiento de varias partículas (dependiente y relativo)
INSTRUCCIONES
Realiza una investigación documental sobre "Movimiento de varias partículas
(dependiente y relativo)", determinar el movimiento relativo de una partícula
con respecto a otra (ejemplo práctico) y finaliza la actividad con un análisis o
comentario personal del ejercicio planteado como ejemplo.
INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS
INGENIERÍA MECÁNICA
DINÁMICA
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ZΉ Cuando sobre una misma recta se mueven independientemente varias partículas, para cada una de éstas deben escribirse las ecuaciones de movimiento. El tiempo deberá contarse desde el mismo instante inicial para todas las partículas, y los desplazamientos medirse en el mismo origen y en el mismo sentido. Los dos tipos de movimientos de varias partículas son:

MOVIMIENTO DEPENDIENTE

Este tipo de movimiento se presenta en aquellos casos en los cuales la posición de una partícula dependerá de la posición de otra (o varias) partícula (s) más. Esta dependencia ocurre por lo común si las partículas, que en este caso estarán representadas por bloques, están interconectadas por medio de cuerdas no extensibles, las cuales están enrolladas alrededor de poleas. EJEMPLO La posición del bloque B en la figura depende de la posición del bloque A. Puesto que la cuerda ACDEFG es de longitud constante y puesto que las longitudes de las porciones de cuerda CD y EF alrededor de las poleas permanecen constantes, se concluye que la suma de las longitudes de los segmentos AC, DE y FG es constante. Al observar que la longitud del segmento AC difiere de 𝒙𝑨 sólo por una constante y que de manera similar, las longitudes de los segmentos DE y FG difieren de 𝒙𝑩 únicamente por una constante, se escribe:

Puesto que sólo una de las dos coordenadas 𝒙𝑨 y 𝒙𝑩 pueden elegirse de manera arbitraria, se afirma que el sistema que se presenta un grado de libertad, por ejemplo en la siguiente gráfica observe: Existen tres coordenadas 𝒙𝑨 , 𝒙𝑩 y 𝒙𝑪 y el sistema presenta dos grados de libertad.

Cuando la relación que existe entre las coordenadas de posición de varias partículas es lineal, se cumple una relación similar entre las velocidades y aceleraciones de las partículas. En el caso de los bloques de la figura anterior, se diferencia dos veces la ecuación obtenida y se escribe: NOMBRE MERCEDES ORTIZ CASTELLANOS TEMA No. 1 SEMESTRE CUARTO GRUPO 4AC FECHA: 08 /05/2022 ACTIVIDAD No. 1. SUBTEMA Movimiento de varias partículas (dependiente y relativo) INSTRUCCIONES Realiza una investigación documental sobre "Movimiento de varias partículas (dependiente y relativo)", determinar el movimiento relativo de una partícula con respecto a otra (ejemplo práctico) y finaliza la actividad con un análisis o comentario personal del ejercicio planteado como ejemplo. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS INGENIERÍA MECÁNICA DINÁMICA

MOVIMIENTO RELATIVO

Cuando se tienen varias partículas en movimiento se puede calcular la velocidad relativa de una partícula respecto a la otra, es decir se cambia a otro sistema de referencia y se calcula la velocidad de una de ellas. lo importante o lo básico consiste en establecer la relación de espacio entre las partículas 𝑺𝑩 𝑨

𝑨 = es el espacio de 𝑩 respecto a 𝑨 y luego se deriva para determinar la velocidad y la aceleración VELOCIDAD 𝑽𝑩 𝑨

ACELERACIÓN

𝑨

En este caso la relación de espacios es igual a la relación de velocidad y aceleración. En el caso de poleas, se establece la relación de estas considerando la longitud de la cuerda que es constante. La relación de los espacios considerando la longitud de la cuerda es: 𝒔𝑨 + 𝟐𝒔𝑩 = 𝑳 𝑳 =longitud de la cuerda = constante y derivando se establece la relación de velocidad y aceleración: 𝑽𝒂 + 𝟐𝑽𝑩 = 𝟎 aceleración: 𝒂𝑨 + 𝟐𝒂𝑩 = 𝟎 A B SB

S

SA

BIBLIOGRAFÍA

 Martinez, H. (2016, 29 agosto). 1.3 Movimiento de Varias partículas. Prezi.Com. https://prezi.com/qaeazeyq47wa/13-movimiento-de-varias-particulas/.  Meriam, James – Kraige, Glenn (2011). Dinámica. Mecánica para ingenieros. (6~Edic.) España: Reverte.  ING. OCTAVIO ARIAS. (s. f.). MOVIMIENTO DEPENDIENTE - IST LUIS TELLO. Sites GOOGLE. https://sites.google.com/site/dinamicavectorial/home/cinematica-de-una- particula/movimiento-dependiente.  Verdugo Cabrera, J. (2017). Mecánica Racional: Dinámica (1ra edición). Editorial Universitaria Abya-Yala Quito-Ecuador.