2.1 Cuerpos enlazados
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| Vídeo 3 de emmanuel de dominio público |
Fíjate en el vídeo: un lanzador de martillo gira sobre sí mismo, y hace girar la bola de aproximadamente 7,250 kg mediante una sirga metálica. Tras tres o cuatro giros completos, en un momento dado suelta el aparato, que sale en la dirección que llevaba en ese momento, tangente a la trayectoria. Se pueden alcanzar distancias superiores a los 50 m, con un récord mundial por encima de los 85 m.
¿Cuál es la fuerza que hace girar al martillo? La tensión T de la sirga, ejercida por el lanzador y que se transmite a la bola (consideramos que el peso del martillo es perperdicular al plano de giro). Por tanto,
de forma que sabiendo tres de las magnitudes podrás determinar la cuarta.
Cualquier situación en que haya un objeto que gira en un plano horizontal mediante una cuerda tensa, se resuelve de esta forma.
Además, podrás plantearte preguntas sobre cómo influirán las diferentes variables en el proceso. Por ejemplo, ¿por qué es necesario que el lanzador tenga una gran fuerza muscular? ¿Interesa que la sirga sea larga o corta? ¿Cómo influye la rapidez de giro?
Ejemplo o ejercicio resuelto
Si la sirga del lanzador de martillo está deteriorada y puede soportar como máximo una tensión de 1000 N ¿qué velocidad de giro máxima puede llevar si el radio de giro es de 1,5 m? ¿Sería mejor acortar la sirga?
AV - Reflexión
Pre-conocimiento
Puedes hacer una experiencia muy sencilla, pero instructiva y divertida. Solamente necesitas un cubo de plástico, de los que utilizan los niños para jugar en la playa. Le atas al asa una cuerda de aproximadamente medio metro y lo haces girar en vertical. Verás que la cuerda se pone tensa, y más cuanto más deprisa hagas girar el cubo: la fuerza centrípeta es la resultante de la componente del peso en la dirección radial y la tensión de la cuerda (qué irá dirigida hacía el centro de giro).
Llena el cubo hasta la mitad con agua y hazlo girar otra vez. ¡El agua no cae cuando el cubo está en el punto más alto! Parece que se pegue a su fondo, y así no llega a caer. La tensión de la cuerda no actúa sobre el agua: sobre el agua actúa su peso y la fuerza que le ejercen las paredes del cubo (N), que es la reacción a la fuerza que el agua ejerce sobre ellas. La fuerza centrípeta es la resultante de la componente del peso en la dirección radial y la normal (N) (qué irá dirigida hacía el centro de giro).
Si piensas un poco, te darás cuenta de que es el mismo mecanismo que la centrifugadora de laboratorio, o que el centrifugado de las lavadoras (excepto que en ese caso hay agujeros para que pueda escapar el agua).