¿Es un objeto que gira más pesado que un objeto que no gira?

¿Girar un objeto lo hace más pesado?

Un ejemplo del mundo real:

Estaba cortando el césped frente a mi casa, un césped que tiende a tener algunas pendientes pronunciadas. Me di cuenta de que el cortacésped era más fácil de mover y mucho más fácil de subir pendientes cuando estaba apagado que cuando estaba funcionando. La única diferencia entre una cortadora de césped que está funcionando y una que no lo está es que la cuchilla está girando y hay algo de electricidad corriendo a través de ella a medida que consume gasolina. Supongo que el más significativo de ellos sería la cuchilla giratoria.

¿La cuchilla que gira hace que el cortacésped sea más pesado como un objeto completo, y eso significaría que los objetos que giran son más pesados ​​que los objetos que no giran?

Respuestas (3)

¡Como en la respuesta de @Mark Eichenlaub, la masa de la cortadora de césped no aumentará! Por supuesto, las cuchillas de la cortadora de césped pueden tener un efecto de tracción en el que podrían ayudarlo a moverse hacia adelante (en qué medida esto podría ayudar, no estoy seguro ...).

Por supuesto, una cuchilla giratoria crea un momento angular, por lo que si tuviera que dar un giro con su cortacésped, necesitará un poco de fuerza adicional para cambiar este momento. ¡Así que diría que girar sería más difícil! Además, si su césped es irregular, su cortadora de césped podría inclinarse, lo que, por supuesto, también cambiará su momento angular, ¡esto podría hacer que sea más difícil avanzar en dirección hacia adelante!

Entonces, sí, girar puede hacer que un objeto sea más pesado (en el sentido de que necesitará aplicar una fuerza mayor), ¡pero solo si trabajará contra su momento angular o intentará cambiar la dirección de rotación! Este es en realidad el principio de funcionamiento de un giroscopio . Aquí se encuentra una buena película de YouTube sobre otra aplicación de la vida real (avión) . ¡Un tercer ejemplo de la vida real es andar en bicicleta! Debido al giro de las ruedas, es fácil permanecer en una posición vertical (o difícil de caer), una vez que se detiene, ¡este ya no es el caso!

En terreno irregular, la mayoría de las veces "trabajará contra su momento angular o intentará cambiar la dirección de rotación". Eso es lo que crea la ilusión de que es más pesado para un objeto giratorio (los cambios relativistas son minúsculos y no se pueden sentir)
Los efectos relativistas de @annav son realmente minúsculos (a menos que Zolani13 corte su césped casi a la velocidad de la luz o corte el césped con un agujero negro giratorio, lo que sería una mala noticia para todos nosotros). Pero, de hecho, un terreno irregular podría hacerlo más pesado debido al cambio en el momento angular. ¡Lo editaré inmediatamente!

No, una cortadora de césped no es más pesada cuando gira de manera significativa. Si es más difícil empujarlo, probablemente se deba a que la fricción actúa contra la rotación de las ruedas.

En teoría, el cortacésped tiene una masa ligeramente mayor cuando gira de acuerdo con mi = metro C 2 . Para una cortadora de césped giratoria, esto es del orden de 10 − dieciséis el peso del cortacésped, o 10 − 12 gramos El número sale pequeño porque las aspas se mueven lentamente en comparación con la velocidad de la luz. Además, la cortadora de césped en la práctica pierde mucha más masa que esto cuando las cuchillas comienzan a girar debido al escape del gas.

+1: Por supuesto que lo es. IIRC, esto fue abordado por Feynman en una de sus conferencias. Queda claro si la gente se apega al hecho de que la masa es invariable . Aunque es universalmente cierto, los aficionados al menos pueden digerir que *la masa no cambia a velocidades normales, mucho menos que C ;-)
@CrazyBuddy: la masa de una partícula es invariable, pero la rueda no es una partícula y la masa no es aditiva. La masa de una rueca es mayor relativistamente.
En teoría, es posible que las cuchillas de la cortadora de césped actúen como las cuchillas de un helicóptero que succionan la cortadora de césped hacia el suelo, pero aún así no sería mucho.
@BenCrowell ¿En serio? ¿No definimos la masa de un sistema de partículas como la suma de las masas de todas las partículas del sistema? Cuando hace la afirmación sobre la no aditividad de la masa, ¿tiene en mente elevar al cuadrado el total de cuatro impulsos y llamar al resultado la masa del sistema? La verdad es que estoy bastante confundido.
@joshphysics: Cuando hace la afirmación sobre la no aditividad de la masa, ¿tiene en mente elevar al cuadrado el total de cuatro impulsos y llamar al resultado la masa del sistema? Sí exactamente. Entonces, por ejemplo, dos paquetes de ondas EM con vectores de energía-momento ( pag t , pag X ) = ( mi , mi ) y ( mi , − mi ) tienen una energía-momento total de ( 2 mi , 0 ) , correspondiente a una masa de 2 mi .
@BenCrowell Está bien. No me queda claro que haya algo particularmente malo en llamar masa al resto de un sistema de partículas (es decir, la suma de las masas de sus constituyentes); ¿Hay alguna razón por la que uno pueda oponerse a esa terminología? También tengo curiosidad por saber si la noción de masa para los sistemas de partículas a las que te refieres es estándar; por casualidad sabrias?
@joshphysics: Sí, creo que mi definición es estándar. Por ejemplo, hay una discusión sobre esto en Taylor y Wheeler, Spacetime Physics. La razón por la que no funciona decir que la masa es la suma de las masas en reposo es simplemente que eso sería inconsistente con lo que obtenemos en las mediciones de masa ordinarias de laboratorio. Por ejemplo, gran parte de la masa restante de una roca proviene de la energía cinética de los gluones. Tampoco conocemos necesariamente los constituyentes últimos de la materia.
La "masa" es solo energía / c ^ 2 cuando se ve en un marco donde el impulso es cero.
@BenCrowell Gracias por la referencia; De hecho, Taylor y Wheeler tienen una muy buena discusión sobre los "usos y abusos del concepto de masa" (p. 134 en la edición original) en la que argumentan de manera bastante convincente que la definición que presentas para la masa de un sistema es la natural, útil.

durante el funcionamiento, la cuchilla del cortacésped tiene un momento angular muy alto. la hoja en realidad gira en un plano paralelo al suelo, por lo que dependiendo del giro en sentido horario o antihorario, el momento angular apunta hacia abajo o hacia arriba, respectivamente. esto hace que el cortacésped sea perceptiblemente más resistente a los cambios de inclinación (subir o bajar una colina) o balanceo (inclinación lateral).

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