¿que es movimiento de rotacion y traslacion?

Movimiento de traslación y rotación de un cuerpo rígido

(a) ¿Qué es el movimiento de traslación? Pon un ejemplo de algo que normalmente sólo experimenta un movimiento de traslación. (b) ¿Qué es el movimiento de rotación? Pon un ejemplo de algo (además de un balancín) que normalmente sólo experimenta un movimiento de rotación. (c) Pon un ejemplo de algo que habitualmente experimente movimiento de traslación y de rotación.

El movimiento de traslación implica el movimiento de un objeto (entero) de un lugar a otro. El movimiento de rotación implica el movimiento de un objeto alrededor de un punto de giro o eje o de su centro de masa. Sus ejemplos a continuación.

En esta sección se introducen varias magnitudes de rotación. Parecería un poco abrumador, salvo que existe una correspondencia completa con las magnitudes lineales (de traslación) que ya hemos estudiado; por ejemplo, la posición angular se corresponde con la posición. Para las siguientes magnitudes rotacionales, indica la magnitud lineal a la que corresponde y también las unidades de la magnitud rotacional (algunas de ellas son realmente tan fáciles como parecen): (a) velocidad angular; (b) aceleración angular; (c) par motor; (d) masa rotacional.

Ejemplos de movimientos de rotación y traslación

La rotación alrededor de un eje fijo es un caso especial de movimiento de rotación. La hipótesis del eje fijo excluye la posibilidad de que un eje cambie de orientación y no puede describir fenómenos como el bamboleo o la precesión. Según el teorema de la rotación de Euler, la rotación simultánea a lo largo de varios ejes fijos al mismo tiempo es imposible; si se fuerzan dos rotaciones al mismo tiempo, aparecerá un nuevo eje de rotación.

Este artículo supone que la rotación también es estable, de modo que no se requiere ningún par de torsión para mantenerla. La cinemática y la dinámica de la rotación alrededor de un eje fijo de un cuerpo rígido son matemáticamente mucho más sencillas que las de la rotación libre de un cuerpo rígido; son totalmente análogas a las del movimiento lineal a lo largo de una única dirección fija, lo que no es cierto para la rotación libre de un cuerpo rígido. Las expresiones para la energía cinética del objeto y para las fuerzas sobre las partes del objeto son también más sencillas para la rotación alrededor de un eje fijo que para el movimiento general de rotación. Por estas razones, la rotación alrededor de un eje fijo se suele enseñar en los cursos de introducción a la física después de que los estudiantes hayan dominado el movimiento lineal; la generalidad del movimiento de rotación no se suele enseñar en las clases de introducción a la física.

Fórmula del movimiento de traslación

No es necesario que un objeto tenga un eje fijo o bisagras para poder girar. Se puede hacer girar prácticamente cualquier objeto. Casi cualquier deporte proporciona un excelente ejemplo de un objeto que gira y se traslada. En algunos deportes, ese objeto es una pelota o un implemento. En otros, el “objeto” es una persona.

Para un cuerpo rígido que puede girar y trasladarse, el movimiento del objeto puede considerarse una combinación de traslación del centro de masa y de rotación en torno al centro de masa. Para un cuerpo verdaderamente rígido que no puede deformarse en absoluto, la combinación de traslación del centro de masa más el giro alrededor del centro de masa son suficientes para reproducir cualquier movimiento real posible.

Los objetos de la película mostrada arriba, la raqueta de tenis, la varilla y el disco, giran alrededor de un eje que pasa por su centro de masa, el punto naranja, y al mismo tiempo, su centro de masa se traslada siguiendo un movimiento de proyectil.

Los sistemas que tienen libertad de traslación y rotación pueden experimentar simultáneamente la aceleración de traslación de su centro de masa y la aceleración angular en torno a un eje que pasa por el centro de masa. En este caso, tanto la Segunda Ley de Newton como la expresión equivalente para la dinámica rotacional se cumplirán. En otras palabras, las ecuaciones:

Definir el movimiento de traslación con un ejemplo

En la mayor parte de nuestro trabajo hasta ahora, hemos tratado los objetos como puntos de masa idealizados. Al describir el movimiento de rotación, debemos tratar los objetos como distribuciones de masa. Un objeto debe tener una extensión en el espacio para que tenga sentido hablar de rotación del objeto. Limitamos nuestros estudios del movimiento de rotación a los objetos que son rígidos. Esto significa que los puntos del objeto no se mueven entre sí. Esto describe muchos objetos sólidos. Cuando un objeto rígido gira, todos los puntos del objeto tienen la misma velocidad angular.

Una rueda rueda sobre una superficie debido a la fricción estática entre la rueda y la superficie. Sin esta fricción, la rueda se deslizaría sin rodar. Este último movimiento, que es simplemente un movimiento lineal, se denomina traslación. En la traslación, todos los puntos de un cuerpo rígido se mueven con la misma velocidad lineal. Si, por el contrario, el eje de la rueda está fijo y la rueda gira, las diferentes partes de la rueda tienen velocidades de traslación que son proporcionales a sus distancias perpendiculares al eje de rotación. En el caso de que la rueda ruede a lo largo de una superficie sin deslizarse, cada punto de la rueda experimenta una combinación de movimiento de traslación y de rotación. A continuación examinamos las situaciones de i) movimiento de rotación puro, ii) movimiento de traslación puro y iii) movimiento de rodadura.