Impuso e rotazione di una sbarra
Salve ragazzi e non, ho un dubbio su questo esercizio.
Una sbarra rettilinea si trova in quiete sopra un piano orizzontale liscio; la sua lunghezza è $l$ e la massa $m$. Mediante un colpo di martello dato a un estremo viene comunicato alla sbarra un impulso $vec J$, ortogonale alla sbarra. Devo calcolare la velocità del centro di massa della sbarra, la sua velocità angolare e l'energia cinetica della sbarra.
Allora, per quanto riguarda il primo punto non ci sono problemi. Infatti, la prima equazione cardinale mi dice che la risultante vettoriale delle forze esterne che agiscono su un sistema di punti materiali è uguale alla derivata temporale della quantità di moto totale vettoriale. Quindi, integrando per la durata dell'urto entrambe le equazioni posso dire che l'impulso totale è pari alla quantità di moto totale finale. Scrivendo questa equazione in moduli, e sapendo il modulo dell'impulso totale, cioè $J$, posso calcolare la velocità finale del centro di massa, che so essere costante in modulo direzione e verso dopo l'urto, non agendo più forze esterne. Ora la domanda è: perchè la sbarra ruota lungo un asse passante per il centro di massa?
Grazie.
Una sbarra rettilinea si trova in quiete sopra un piano orizzontale liscio; la sua lunghezza è $l$ e la massa $m$. Mediante un colpo di martello dato a un estremo viene comunicato alla sbarra un impulso $vec J$, ortogonale alla sbarra. Devo calcolare la velocità del centro di massa della sbarra, la sua velocità angolare e l'energia cinetica della sbarra.
Allora, per quanto riguarda il primo punto non ci sono problemi. Infatti, la prima equazione cardinale mi dice che la risultante vettoriale delle forze esterne che agiscono su un sistema di punti materiali è uguale alla derivata temporale della quantità di moto totale vettoriale. Quindi, integrando per la durata dell'urto entrambe le equazioni posso dire che l'impulso totale è pari alla quantità di moto totale finale. Scrivendo questa equazione in moduli, e sapendo il modulo dell'impulso totale, cioè $J$, posso calcolare la velocità finale del centro di massa, che so essere costante in modulo direzione e verso dopo l'urto, non agendo più forze esterne. Ora la domanda è: perchè la sbarra ruota lungo un asse passante per il centro di massa?
Grazie.
Risposte
"lisdap":
Ora la domanda è: perchè la sbarra ruota lungo un asse passante per il centro di massa?
Per l'equazione del momento angolare: la variazione del momento angolare deve essere pari all'impulso angolare fornito, per cui la sbarra dovrà ruotare. Se ruoterà non potrà farlo che attorno al proprio centro di massa, altrimenti se così non fosse la quantità di moto del sistema avrebbe una componente perpendicolare rispetto all'impulso iniziale il che non può essere.