¿Por qué el momento de inercia del eje es insignificante?

El término “insignificante” significa en relación con otra cosa, y no siempre está muy bien definido.

Básicamente, depende de la situación y de cuánto le importa saber el valor exacto. Para la mayoría de los ejes y ruedas, el momento de inercia de la rueda es mucho mayor. Esto se debe a que el momento de inercia de los objetos cilíndricos (-ish) que giran sobre su centro es 1/2 MR ^ 2. Dado que “R” es mucho más grande para la mayoría de las ruedas que para los ejes, generalmente importa más que la masa.

Sin embargo, en algunas circunstancias, no será insignificante. Por ejemplo, hace unos años enseñé una clase de electrónica, y pedí a los estudiantes que construyeran robots con neumáticos hechos de capas sucesivas de tubos termocontraíbles encogidos sobre el rotor desnudo de un motor eléctrico. En este caso, el radio de los neumáticos no era significativamente mayor que el eje. Entonces, el momento de inercia del eje no fue insignificante.

Supongo que también podría hacer un eje con uranio empobrecido y las llantas con madera de balsa, y allí la masa podría ser suficiente para hacer que el momento de inercia del eje sea apreciable (aunque no sé por qué uno haría una llanta / eje sistema de estos materiales).

Cada vez que alguien le dice que una cantidad es insignificante en comparación con otra, está haciendo una aproximación, y siempre depende de su tolerancia. Depende de si a ellos (o a usted) les importa si el valor insignificante es el 1% del otro, el 10% o lo que sea su tolerancia.

Probablemente, lo que la persona (o libro de texto o lo que sea) quiso decir es que no debes preocuparte por el eje en ese problema en particular. El punto sería acostumbrarte a calcular y usar los momentos de inercia para que luego, si es necesario, puedas trabajar con ellos en problemas más complejos, donde una parte podría no ser insignificante.

porque toda la masa está presente cerca del centro y es relativamente baja en comparación con todo el neumático, por lo que estos dos hacen que el momento de inercia sea insignificante para el eje

El momento de inercia de una sola masa con respecto a un eje dado es proporcional a la masa multiplicada por su distancia al cuadrado del eje mismo.

El momento de inercia de un cuerpo es la integral de cada masa infinitesimal en la que se puede descomponer por la distancia al cuadrado mencionada anteriormente.

Un eje es, por definición, un elemento simétrico axial largo que se supone que gira alrededor de su eje, por lo que la distancia de cada elemento de masa desde el eje es pequeña.

En algunas aplicaciones, puede descuidarse y especialmente con respecto al momento de inercia de las ruedas montadas sobre él.

Considere, por ejemplo, el eje de un tren: su diámetro es menor que una décima parte del diámetro de las ruedas, por lo tanto, la contribución de la rueda es aproximadamente 100 veces mayor que la contribución del eje mismo.

Este análisis es muy aproximado, pero le da una idea de las cantidades involucradas.

Porque el eje tiene un radio pequeño alrededor del cual gira. El momento de inercia es generalmente mr ^ 2, y para un cilindro es 1/2 mr ^ 2. Para un cilindro tan estrecho, la pequeñez de r hace que el momento de inercia sea insignificante. Compare el momento de inercia con los valores que obtendría para las ruedas que están en el eje, y luego responderá su propia pregunta.