Una cubeta gira con un movimiento circular uniforme. Cuando el cubo está en el punto más alto del bucle, el agua no cae. En este punto, tanto la tensión como la fuerza gravitacional actúan sobre el agua, entonces debería ser jalada con una fuerza aún mayor. Entonces, ¿por qué el agua no cae?
La misma pregunta se puede hacer sobre un motociclista que realiza un bucle de bucle. ¿Por qué no cae en el punto más alto cuando tanto la gravedad como la reacción normal actúan hacia abajo?
Es un error común pensar que los objetos tienen que moverse en la dirección de la fuerza. Esto es falso; la aceleración apunta en la dirección de la fuerza. Esto significa que el cambio en la velocidad apunta en la dirección de la fuerza. No es la velocidad la que apunta en la dirección de la fuerza.
En la parte superior del círculo, el agua definitivamente es empujada hacia abajo tanto por la gravedad como por la fuerza normal. Sin embargo, la velocidad del agua en la parte superior del círculo es horizontal. Por lo tanto, la velocidad toma una componente descendente. Sin embargo, esto no elimina el componente horizontal. La velocidad simplemente comienza a apuntar hacia abajo además de horizontal, y el círculo continúa. Tenga en cuenta que esto también es cierto para el balde, por lo que el agua permanece en el balde.
Un sistema similar que puede pensar y con el que probablemente esté familiarizado es el movimiento de proyectiles. En la parte superior de la trayectoria, la fuerza apunta hacia abajo, la velocidad es horizontal y el proyectil continúa en su trayectoria parabólica con velocidad tanto horizontal como vertical. La diferencia entre el proyectil y la cubeta es que la fuerza neta es constante para el proyectil. La componente horizontal de la velocidad nunca cambia. Para el balde, la fuerza neta siempre está cambiando, de modo que el movimiento es circular. Las componentes vertical y horizontal de la velocidad siempre están cambiando alrededor del círculo. El proyectil está cayendo, pero el agua no está cayendo puramente. También está siendo empujado por la fuerza normal proporcionada por el balde.
El agua cae. Simplemente no cae más rápido que el balde. Al tirar del cubo, lo mantienes alrededor del agua (que también cae).
Dos razones:
La gravedad que actúa sobre el agua impone una aceleración constante - o . El balde también es acelerado por ti tirando de él. Además de la aceleración, ambos objetos también tienen una velocidad que se ve alterada por estas aceleraciones. Si el balde se mueve rápido, tan pronto como el agua pierde contacto con él, comienza a acelerar solo con la gravedad, más lento que el balde. Esto permite que el cubo se ponga al día.
Con la moto es aún más sencillo. A medida que la motocicleta se acerca a la parte superior del bucle, tiene una cierta velocidad ascendente debido a que sube por la pared. En el vértice, toda esa velocidad vertical se convierte en horizontal y su velocidad vertical es muy pequeña. En este punto, la gravedad comienza a actuar y aumenta su velocidad hacia abajo. Sin embargo, la gravedad solo puede aumentar esa velocidad descendente tan rápido. Antes de que la gravedad pueda hacer que comience a caer, la velocidad horizontal mucho mayor permite que la motocicleta llegue a la parte descendente de la curva, lo que la acelerará más rápido hacia abajo. Debido a esto, la gravedad no hará que la motocicleta pierda el contacto con el bucle (suponiendo que la motocicleta vaya lo suficientemente rápido).
El agua cae del balde o no, depende del movimiento circular del balde. Si la velocidad del balde es igual a la fuerza centrípeta y la fuerza centrífuga o si la inercia del agua anula el efecto de la atracción gravitatoria de la tierra, entonces el agua no caerá. de lo contrario, se cae.
Pato mugido
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