Física Comprimida

Usted está aquí: Inicio / Archivo de Dinámica

La paradoja de iniciar un movimiento desde una situación de equilibrio inestable

por Deja un comentario

Se sabe que para iniciar el movimiento desde una situación de equilibrio estable, hay que desplazar el objeto o impulsarlo convenientemente, o ambas condiciones iniciales. La solución física tendrá sentido entonces. Sin embargo, si la situación de partida es de equilibrio inestable, es posible el movimiento con condiciones iniciales nulas y la matemática así lo permite en la solución física. La controversia aparece a la hora de entender cómo esa singularidad matemática de apoyo (punto inestable) en la práctica se puede superar con la vibración ambiente o térmica, las imperfecciones del objeto, etc…

Cuando la caída sí depende de la inercia

por Deja un comentario

En la dinámica del punto, la aceleración de un objeto en caída sobre un plano inclinado liso (caída constreñida, y no caída libre) resulta independiente de propiedades de la materia como la inercia. Galileo usó este comportamiento para modelar su ley de los graves. Sin embargo no es así para la caída de un sólido rígido rodante, donde la distribución de masa (inercia rotacional por unidad de masa) sí afecta a la aceleración y con ella al tiempo de caída. Si Galileo en sus experiencias pensadas o reales hubiera usado una esfera o un cilindro (de igual masa y radio) como graves… 

A diferencia de la masa, cuya derivada es cero en sistemas de masa constante, la distribución de masa sí puede cambiar durante el giro por lo que tiene sentido derivar tensores o momentos de inercia.

Caída libre alrededor de un cilindro

por Deja un comentario

La caída libre se caracteriza por una trayectoria rectilínea (en la dirección de la fuerza gravitatoria) y una aceleración tangencial constante (y normal nula). En un espacio cartesiano, la recta es la curva de mínima longitud entre dos puntos cualesquiera. Si el móvil estuviera confinado en la superficie de un cilindro vertical, la curva que une dos puntos cualesquiera del cilindro y con mínima longitud es la hélice (de ahí la peculiaridad de la máquina simple tornillo). La caída libre a través de la hélice se caracteriza por una aceleración angular constante y con ella, la proyección del móvil sobre el plano horizontal describe un movimiento circular de aceleración tangencial constante. La circunferencia degenera en una recta cuando el cilindro se abre. Encaja.

Fuerzas a la fuerza

por Deja un comentario

En Dinámica Clásica consideramos las fuerzas físicas como la manifestación de la interacción directa entre cuerpos y debido a ello, los cuerpos cambian de estado de movimiento. Sin embargo, en ocasiones usamos fuerzas impostadas. Por ejemplo, la acción de las ligaduras del movimiento también se racionalizan como fuerzas «de contacto», como la fuerza de rozamiento estático, pero que no realizan trabajo. Debido a los efectos dinámicos que observamos (escalas antropocéntrica y terrestre) por encontrarnos en sistemas de referencia acelerados, necesitamos corregir las leyes del movimiento con unas fuerzas de inercia (a distancia) que justifiquen el inesperado movimiento observado con respecto al que se observa desde un sistema no acelerado. En la Teoría General de la Relatividad (escala cosmológica), la propia fuerza gravitatoria se entiende como una fuerza de inercia debida a la deformación del espacio-tiempo por la presencia local de materia y/o energía.

El eterno vuelco de un objeto rodante

por Deja un comentario

Un punto periférico de un disco que rueda (sin deslizar/derrapar) a velocidad angular constante describe una cicloide (convexa). Las ecuaciones paramétricas del cicloide corresponden a las de un MCU (en el sentido de la rodadura, levógiro) pero visto desde un punto (centro de masas) que se está desplazando con una velocidad lineal proporcional a la angular (a favor de la rodadura, esto es en sentido positivo). Existe un punto anguloso en el cicloide justo cuando el punto periférico toca el suelo y coincide con el centro instantáneo de rotación. La rodadura se trata por tanto de un vuelco constante, visto desde un punto (inmaterial) insistentemente en reposo pero que cambia de posición (y que está acelerado!!). Sin embargo, el punto de contacto no tiene masa y por tanto no tiene estado de movimiento, aunque cinemáticamente observemos un desplazamiento. Complejo.

Nota: El Centro Instantáneo de Rotación es un punto geométrico tal que si por él pasara un punto material solidario al sólido rígido, éste tendría instantáneamente velocidad nula.