da navigatore » 24/01/2015, 21:08
L'asticella senza massa, lunga $L$ , è saldata nel suo punto centrale ad un asse di rotazione, che per semplicità io ho messo verticale. L'asticella forma con l'asse l'angolo $\Theta$ diverso da $90°$ . Alle estremità ci sono due masse uguali.
Allora il centro di massa coincide col punto centrale dell'asticella, saldato all'asse. Quando un asse di rotazione di un corpo qualsiasi passa per il centro di massa del corpo, si dice che esso è "staticamente equilibrato".
Ora qualunque sia l'orientamento dell'asse di rotazione, verticale, orizzontale, obliquo, il CM è sempre lì , sull'asse di rotazione. Quindi il sistema è sempre "staticamente equilibrato". E le due forze peso delle due masse uguali sono evidentemente due vettori uguali, paralleli, diretti verso il basso : $vecP_1 = vecP_2$ . Fatti un disegno tu stesso, prendi un polo sull'asse, calcola i momenti delle due forze peso rispetto a tale polo, e verifica quanto vale il momento totale delle forze peso.
Se l'asse non è posto in rotazione, il momento angolare è evidentemente nullo, e tale rimane perché non c'è momento totale di forze esterne in grado di modificare il momento angolare.
Ma se ora poni in rotazione l'asse, con quella barretta saldata ad un angolo $\theta $ diverso da 90°, succede che le forze centrifughe nel sistema rotante non si fanno equilibrio. Il vettore momento angolare $vecL$ (calcolato sommando i due momenti per ciascuna massa, rispetto a uno stesso polo) e il vettore velocità angolare $vec\omega$ non sono paralleli :
il vettore $vec\omega$ giace sull'asse di rotazione; il vettore $vecL$ è invece perpendicolare alla barretta, e ruota con essa.
Perciò nasce nei supporti dell'asse una coppia di reazione, che deve equilibrare la coppia delle forze centrifughe.
Il rotore in questo caso è "dinamicamente squilibrato" , perché l'asse di rotazione, pur essendo baricentrico, non è un asse centrale di inerzia . Perciò se non si vogliono sollecitazioni nei supporti bisogna "equilibrarlo dinamicamente" , ciè fare in modo che l'asse di rotazione, oltre che baricentrico, diventi anche centrale di inerzia.