jueves, 6 de diciembre de 2012

Campo de velocidades.

Cuando un sólido se mueve, cada uno de sus puntos lo hará, en principio, con una velocidad diferente. Tenemos entonces que la distribución de velocidades forma un campo vectorial.

\vec{v}=\vec{v}(\vec{r})


La velocidad de cada punto es un vector ligado a dicho punto y por tanto carece de sentido hablar de la “velocidad de un sólido”, como si fuera algo único. Podremos hablar de la velocidad de un punto del sólido, o, en su caso, de la velocidad de su centro de masas, pero no de la velocidad del sólido como un todo.

De acuerdo con el modelo de sólido ideal, podemos suponer esta distribución de velocidades como extendida a todo el espacio. En un sólido real  ,\vec{v}(\vec{r})  solo tendrá significado en aquellos puntos en que haya partículas materiales.

La condición de rigidez impone limitaciones a las posibles distribuciones de velocidades. Solo aquellos movimientos que preservan las distancias entre los puntos son admisibles. Estos movimientos posibles se conocen como movimientos rígidos.

Puede demostrarse que la forma más general del campo de velocidades de un sólido (según el Teorema de Chasles) es:

\vec{v}(\vec{r})=\vec{v}_0+\vec{\omega}\times\vec{r}


siendo \vec{v}_0  y \vec{\omega}  dos vectores independientes de la posición (pero no del tiempo, no son constantes en general). Aquí   \vec{r} es la posición respecto a un cierto punto O que tomamos como origen de coordenadas.

Si etiquetamos la posición del origen por O y la de un punto cualquiera por P, la forma general del campo de velocidades puede escribirse como  

\vec{v}^P = \vec{v}^O + \vec{\omega}\times\overrightarrow{OP}

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