[Meccanica Razionale] Tensore d'inerzia

Messaggioda Bubbino1993 » 29/12/2014, 12:45

Buongiorno a tutti! :) ... Volevo chiedere se qualcuno potrebbe darmi una mano con l'esercizio qui di sotto. In particolare, l'unica cosa che non capisco è quanto evidenziato in rosso, e cioè come calcolarmi il tensore d'inerzia del punto materiale. :-(

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Grazie in anticipo a chi potrà aiutarmi! :-)
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Re: [Meccanica Razionale] Tensore d'inerzia

Messaggioda navigatore » 29/12/2014, 16:47

Beato te, che non hai capito unicamente come ricavare il tensore di inerzia! Io non ho capito un accidenti di un accidenti di niente….ma si vede che con l'età mi sto rinc….cioè, sto rincorrendo i miei ricordi di meccanica ! :? :-D

Vediamo se ho capito qualcosa :

Il riferimento mobile $S$ ha l'origine $O$ fissa in un riferimento "fisso" , quindi si può muovere solo di moto rotatorio attorno ad assi passanti per O . Questo l'ho capito. I versori degli assi mobili sono $vecu_i$ , e le coordinate nel rif. mobile sono $\lambda_i$ , per $i = 1,2,3$ .
È data una sfera $C$ di raggio $R$ e centro O . LA densità non mi sembra costante. Infatti, salta fuori un punto $P$ , che ha certe coordinate: si verifica che la distanza di $P$ dal centro $O$ vale $R$ , perciò $P$ si trova sulla superficie della sfera. Ma se so leggere, mi pare che la densità sia variabile con la distanza del punto generico dal punto $P$ detto, perchè c'è un fattore $\delta_P(\lambda)$ quindi come fa a dire che la sfera è omogenea proprio non lo so.
Altrimenti, vuol dire che non ho capito che cosa rappresenta $\delta_P(\lambda)$ . E non ho capito quali sono le unità di misura di $m$ : a prima vista mi sembra una massa, guardando anche il risultato finale. Ma perché è moltiplicata per questo $\delta_P(\lambda)$ ? Non me lo spiego.

Ora, la sfera C è obbligata a precedere attorno ad O , ed è soggetta a due forze qualsiasi, di intensità non superiore a un certo valore $\mu$ , applicate nei due punti della sfera attraversati dall'asse $3$ , mi sembra.

Nella soluzione si dice : "Scriviamo la matrice $\sigma_M$ del tensore di inerzia rispetto alla terna $M$". La matrice (non occorre ripetere "il tensore" ) di inerzia è relativa ad un certo punto, non ad una terna ! Certamente, dato un punto, bisogna poi definire la terna!
Dove ha origine questa terna? In $O$ , centro della sfera ? Forse, perché dice che la terna è principale per la sfera omogenea; ma per scrivere la matrice di inerzia rispetto a $O$ , passa dal punto $P$ ! E che fa ?
Dice che " i momenti di P sono…." : che vuol dire? P non ha momenti. Forse vuol dire : "i momenti di inerzia e centrifughi della sfera rispetto a una terna avente origine in P " .
E quando leggo che : $I_(11)^P = mR^2$ , dico che questo non è altro che un termine di trasporto, prodotto di una massa per il quadrato del raggio. E quando leggo che nella matrice il primo termine della diagonale è $I + I_(11)^P$ , dove $I = 2/5mR^2$ (questo è il momento di inerzia diametrale della sfera) , ci capisco ancora meno : rispetto a quale punto e a quale terna sta determinando la matrice di inerzia ?

No, caro Bubbino, no, cosí non va ! (Sembra il ritornello di una vecchia canzone…).

Non posso aiutarti, mi spiace. Forse ci vorrebbero dei chiarimenti.
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Re: [Meccanica Razionale] Tensore d'inerzia

Messaggioda Bubbino1993 » 29/12/2014, 19:26

Ciao, Navigatore, grazie per avermi risposto. Sul fatto che la sfera sia "omogenea", effettivamente credo sia un errore di stampa: condivido la tua interpretazione della densità, in cui $m$ è la massa e $delta$ è la distanza tra il generico punto ed il punto $P$. Riguardo il "momento" di $P$, io avevo pensato $P$ come punto materiale, quindi con una sua massa. Può darsi? ...
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Re: [Meccanica Razionale] Tensore d'inerzia

Messaggioda navigatore » 29/12/2014, 19:39

Non mi sembra che il testo dica che in P c'è una massa concentrata.
Ma tutto il testo mi pare confuso. Dovresti chiedere chiarimenti.
navigatore
 

Re: [Meccanica Razionale] Tensore d'inerzia

Messaggioda Bubbino1993 » 29/12/2014, 20:36

Si tratta di un esercizio svolto anche in classe dal Prof, ma io probabilmente ero assente perché non lo trovo. Proverò ad ottenere la soluzione discussa a lezione. Nel frattempo, leggendo le tue considerazioni sul tensore d'inerzia, riporto qui la sua definizione così come scritta sulle Dispense.

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Re: [Meccanica Razionale] Tensore d'inerzia

Messaggioda Bubbino1993 » 29/12/2014, 21:20

Ho ottenuto e postato qui la soluzione discussa a lezione. Relativamente al tensore d'inerzia di $P$ dice: $I_(11)=(1/16R^2+15/16R^2)m=mR^2, I_(22)=15/16mR^2, I_(33)=1/16mR^2, I_(1j)=0, I_(23)=-sqrt(15)/16mR^2$... Vacce a capi'! :?

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Re: [Meccanica Razionale] Tensore d'inerzia

Messaggioda navigatore » 29/12/2014, 22:54

Bubbino1993 ha scritto:Ho ottenuto e postato qui la soluzione discussa a lezione. Relativamente al tensore d'inerzia di $P$ dice: $I_(11)=(1/16R^2+15/16R^2)m=mR^2, I_(22)=15/16mR^2, I_(33)=1/16mR^2, I_(1j)=0, I_(23)=-sqrt(15)/16mR^2$... Vacce a capi'! :?



Da quello che hai scritto qui, si capisce che in $P$ ci dovrebbe effettivamente essere una massa concentrata $m$. Il punto $P$ ha coordinate :$ \lambda_1 = 0 $ ; $ \lambda_2 = R/4$ ; $\lambda_3 = (sqrt(15))/4R$ nel sistema rotante. Quindi $P$ è sul piano $\lambda_2\lambda_3$ . Il momento di inerzia rispetto all'asse 1 : $mR^2$ , si ottiene sommando i momenti di inerzia rispetto agli assi 2 e 3 , come si vede dalle formule.

È bene che tu chieda spiegazioni al tuo prof.
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Re: [Meccanica Razionale] Tensore d'inerzia

Messaggioda Bubbino1993 » 29/12/2014, 23:57

Fermi tutti, è uscito, 'n ce se crede! In pratica, sì, P ha massa m (chiamiamola così) ed il suo tensore d'inerzia è calcolabile con apposite formule trovate sulle Dispense. Della densità, non ce ne può fregar di meno e, del resto, non ve n'è traccia nella soluzione. Ora, domattina posto qui le formule che ho utilizzato. Buonanotte. :)
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Re: [Meccanica Razionale] Tensore d'inerzia

Messaggioda Bubbino1993 » 30/12/2014, 09:59

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Ho sostituito l'integrale della densità con la massa, e ho applicato le formule (es. $I_(23)=-m(vecX*vecu_2)(vecX*vecu_3)$). Grazie per avermi aiutato a comprendere meglio il testo. :)

PS: La densità della sfera è $rho_0$; per questo dice che è omogenea. La restante parte di $rho$ è data dal punto materiale...
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Re: [Meccanica Razionale] Tensore d'inerzia

Messaggioda navigatore » 30/12/2014, 14:46

Alla fine della favola, non era più semplice dire così ? :

" È dato un riferimento cartesiano fisso, di origine O, e un riferimento cartesiano mobile S avente la stessa origine, che è per S un punto fisso. Quindi S è solo in grado di ruotare attorno ad O.
È data una sfera omogenea C , di densità $\rho_0$ , con centro in O e raggio R, solidale a S. In un punto P di C , di coordinate (…,…,…) , si trova una massa concentrata m.
Si considerino due forze…..blb bla bla…"


Non voglio entrare nel merito della didattica, per carità. Ma mi sembra che fare ricorso alla funzione $\delta_P(\lambda)$ di Dirac, che vale 1 nel punto P e vale zero in punti diversi da P , per definire la densità del sistema sfera+punto materiale, non sia molto chiaro e efficace.

Come non mi sembrano didatticamente efficaci le definizioni di momento di inerzia e di momento centrifugo che hai pubblicato.
La prima cosa dovrebbe essere la chiarezza. Ma ognuno è libero di insegnare come vuole. Io sono un microbo, al riguardo.

Però lo scopo dell'insegnamento dovrebbe essere : far capire le cose agli studenti, nel modo più semplice possibile.
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