Física Comprimida

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Peso aparente en la Tierra

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El peso (pesadumbre) es la respuesta de una balanza al colocar un objeto sobre ella. Una balanza es, de manera simplista, una bandeja suspendida por cuatro muelles verticales. Por ello, si el objeto a pesar no está centrado o se moviera sobre la balanza, la lectura de la balanza no es correcta.

Sobre la Tierra, cualquier objeto estático sobre una balanza sufre un efecto centrífugo en una dirección combinada con la vertical local y la paralela a la balanza. Esto afecta la lectura de la balanza en comparación con una pesada donde sólo actúan fuerzas mutuas perpendiculares a la balanza (la gravitatoria del objeto y la respuesta normal de la balanza). Esta lectura es el peso aparente de objetos estáticos y coincide con el vector-fuerza aparente gravitatoria de la plomada sobre la Tierra. En general, el vector-fuerza aparente gravitatoria, además de tener una componente vertical local menor que el producto mg, tendrá una componente extra tangente al meridiano correspondiente, dirección Sur (en el hemisferio Norte) o dirección Norte (en el hemisferio Sur).

Sobre la Tierra, objetos móviles (y en especial con altas velocidades relativas) sobre un plano horizontal local sufren un efecto inercial de Coriolis que afecta a la fuerza de reacción al apoyo (vertical local) y con ello a su peso aparente (módulo). El resultado es un peso distinto al producto mg en ambos hemisferios. Aunque el peso aparente depende de la latitud, no cambia entre puntos simétricos de los hemisferios.

En resumen, el peso en la Tierra resulta aparente por efecto centrífugo y de Coriolis. Algunas veces por ambos y otras por uno de ellos.

Cadena líquida

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Una cadena es un sistema continuo y deformable por lo que su movimiento es complejo. No se trata ni como un punto ni como un sólido rígido. No obstante, las cadenas largas actúan como cuerdas con masa, inextensibles y perfectamente flexibles en las que no ocurre ningún mecanismo disipativo (ver Am. J Phys. 57, 154, 1989). En ocasiones, las cadenas en movimiento tienen comportamientos como los líquidos [1]. Así, una cadena que cuelga de sus extremos, podemos tratarla «como si» fuera una columna líquida dentro de un tubo en forma de U pero de diferente sección, lo que justificaría diferente celeridad en cada extremo de la cadena y celeridad nula en su ápice

Sólido rígido girando a velocidad constante

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Si un sólido rígido gira uniformemente respecto de un eje no principal de inercia, siempre es necesario un momento neto externo para mantener el giro. Sin embargo, si el eje es principal de inercia, no es necesario ese momento. Esta casuística no contradice la ley de inercia, pues se trata de una rotación uniforme (no una traslación) donde la inercia rotacional del sólido rígido presenta resistencia al propio giro: mayor si el eje es no principal de inercia.

En muchos casos (sólidos equilibrados), el momento neto externo para mantener el giro uniforme coincide con el momento externo motriz (motor) pero hay otros casos donde el peso y las fuerzas de reacción ejercen momento respecto del eje de giro. En un giro 3D (dos giros perpendiculares combinados), bajo el efecto de la gravedad, es posible que el sólido mantenga una configuración de equilibrio dinámico mientras gira a velocidad constante (por compensación centrífuga). En ese caso, el momento externo motriz es nulo (con independencia de si el eje de rotación es o no principal) aunque el momento neto externo no.

Binomio tiempo-energía

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La asociación tiempo-energía es recurrente en Física. Se dice que ambas magnitudes son conjugadas porque el principio de incertidumbre se puede re-escribir en términos de energía del paquete de ondas y la duración del mismo. Por otro lado, según el teorema de Noerthe, se conserva la energía (Hamiltoniano) de un sistema cuando éste es homogéneo en el tiempo, es decir, su acción mantiene el mismo valor antes y después y no existe un origen de tiempos. Del mismo modo que coordenada y momento son magnitudes conjugadas a través de las ecuaciones de Hamilton, la Lagrangiana (acción) y tiempo también lo son. Por otro lado, la entropía informa del flujo de energía en el sistema y con ello del tiempo. Por último, si se impone como adimensionales las cinco constantes fundamentales elegidas por la Oficina Internacional de Pesas y Medidas como referencias invariantes, las magnitudes fundamentales cuyas dimensiones cambian son: longitud, masa, intensidad de corriente eléctrica, temperatura termodinámica y cantidad de sustancia. En este contexto, la masa, la temperatura y la intensidad de corriente tienen dimensiones de inversa del tiempo lo que confirma la interpretación de estas magnitudes como flujos o paso del tiempo.

Posición y estado de movimiento de puntos materiales en sistemas complejos

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La cinemática del Punto no coincide con la cinemática del Sólido Rígido. Es importante diferenciar el estado de movimiento de un punto geométrico del punto material que pase instantáneamente por el primero [1]. En sistemas de partículas ligadas, como el sólido rígido, la velocidad instantánea del punto material no siempre coincide con la del punto geométrico por el que pasa. Como ejemplo paradigmático de esta diferencia entre puntos geométricos y materiales, el Centro Instantáneo de Rotación es un punto geométrico (normalmente móvil) tal que si por él pasara un punto material solidario al sólido rígido, éste tendría instantáneamente velocidad nula.