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¿Qué significa el movimiento de rotación?

Escrito por richard gaughan Google | Traducido por javier enrique rojahelis busto
¿Qué significa el movimiento de rotación?

Un objeto rotatorio tiene energía cinética, aun cuando no se está moviendo de un sitio a otro.

Thinkstock/Comstock/Getty Images

Los físicos tienen que hacer todo a su manera. No pueden decir algo como "estoy estudiando la forma en que estas mancuernas se mueven", sino que dicen cosas como: "estoy evaluando la traslación y rotación de este objeto." Por supuesto, hay una razón para esto. La física, como todas las ciencias, se esfuerza por la precisión, y decir que algo es "movimiento", no es lo suficientemente preciso. La rotación tiene sus propias características únicas.

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Traslación

Cuando un objeto se mueve de un lugar a otro, eso se llama traslación. Algunas cuantificaciones asociadas con la traslación son útiles para entender el movimiento de rotación. Un objeto en movimiento tiene una velocidad, lo que es una cuantificación vectorial. Un vector tiene un tamaño y una dirección. De este modo un coche que va hacia el norte a 60 mph tiene un vector de velocidad que es de 60 mph en longitud y apunta directamente hacia el norte. Si se aplica una fuerza a un objeto, la velocidad se puede cambiar de tamaño o de dirección. El cambio de velocidad se llama aceleración y es también un vector. Un objeto en movimiento tiene energía y la cantidad de energía es igual a la mitad de la masa del objeto por la magnitud de la velocidad al cuadrado.

Rotación

Thinkstock/Comstock/Getty Images

La traslación es algo así como un disco de hockey que se desliza a lo largo. El disco se mueve de un lugar a otro. La rotación, en cambio, es lo que sucede cuando se toma el disco de hockey, se hace un agujero en el centro de él, se coloca una punta de lápiz en el disco y se hace girar el disco alrededor del centro. El disco no se mueve hacia ningún lugar, pero el borde del disco se mueve en un patrón circular alrededor del centro. Esta es la rotación. Si te sientas en una silla de oficina y giras, tú no te vas a ninguna parte, pero tú y la silla giran alrededor del eje del asiento. Si sacas una rueda de bicicleta y la haces rodar por la calle, mostrará tanto un movimiento de traslación como uno de rotación.

Cuantificación de la rotación

En el mismo sentido que la traslación tiene algunas cuantificaciones útiles asociadas a ella, también se pueden definir cuantificaciones útiles para el movimiento de rotación. Aunque son útiles, no son necesariamente tan intuitivas como las cuantificaciones correspondientes de la traslación. Por ejemplo, un objeto rotatorio tiene una velocidad angular. La velocidad angular es un vector, y el tamaño es proporcional a la velocidad de rotación del objeto. Aunque la dirección del vector de velocidad angular es un poco inusual. Si enrollas los dedos de tu mano derecha en la misma dirección que la rotación y sacas tu dedo pulgar, en línea con el centro del objeto, esa es la dirección de la velocidad angular. Un par, o momento de fuerza, aplicado al objeto cambiará la velocidad con otro vector, llamado aceleración angular. Un objeto que rota también tiene energía, que es igual a la mitad del momento de inercia por la velocidad angular al cuadrado.

Demostración

La velocidad angular, la aceleración angular y el par, todas ellas son cuantificaciones vectoriales, pero no se señalan a lo largo de la dirección de nada que se esté moviendo. Debido a eso, se les llama pseudo-vectores. Entonces, ¿por qué preocuparse de todos esos problemas para definir estas cuantificaciones extrañas?. Pues porque un objeto que gira se comporta de manera muy diferente a un cuerpo que no tiene rotación. Esto lo puedes demostrar con bastante facilidad con una lata que contiene contenido de sólidos. Sostén la lata plana en la mano, y lánzala al aire. Luego haz lo mismo, pero dale a la lata un giro cuando la estés lanzando. La lata se comporta de modo totalmente diferente cuando está girando. La matemática de las cuantificaciones especiales para el movimiento de rotación describen y predicen el movimiento giratorio de la lata.

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