Esfera metálica y de vidrio del mismo tamaño lanzada a una altura

Esta pregunta estaba en mi examen de hoy:

Una esfera metálica y una de vidrio del mismo tamaño se dejaron caer a la misma altura. ¿Qué esfera golpearía el suelo primero y por qué?

He pensado en varias cosas y no puedo llegar a ninguna conclusión. Se desarrollará una fem a medida que los electrones se muevan debido al campo magnético terrestre. Entonces, ¿tenemos una esfera cargada? ¿Ahora que? La fuerza magnética será perpendicular a la velocidad, por lo tanto, no realizará ningún trabajo.

Si tan solo alguien pudiera señalarme en la dirección correcta.

A menos que los dos también tengan el mismo peso, la pregunta no tiene respuesta.
@HotLicks Incluso si los 2 objetos tienen la misma masa, sería muy difícil responder ya que no indica si debemos tener en cuenta la influencia magnética en la esfera metálica.
@ LDC3: es cierto, también necesitaríamos conocer las propiedades magnéticas de la esfera metálica. Si el metal utilizado no tiene propiedades magnéticas (ferromagnetismo, etc.), entonces solo estaría sujeto a corrientes de Foucault a medida que se mueve a través de campos magnéticos, y las corrientes de Foucault lo ralentizarían.

Respuestas (15)

La fem en un objeto conductor induce corrientes de Foucault . Estos a su vez se descomponen debido a la resistencia eléctrica del objeto. Lo que obtienes al final es energía en forma de calor.

Cuando compara los dos objetos (esencialmente, un conductor versus un no conductor), una parte de la energía gravitacional potencial se dedica a generar corrientes de Foucault. Eso significa que el conductor tiene menos energía cinética y, por lo tanto, una velocidad más lenta.

Si esto es realmente medible (incluso en el vacío) es dudoso en el mejor de los casos. Tengo una pregunta para ti también:

Parece que estás mezclando la fuerza magnética y la fem; en tu ejemplo, ¿qué genera la fem?

Lo siento, pero ¿cómo puedes decir que "una parte de la energía gravitacional potencial se dedica a generar corrientes de Foucault"?

Lea el cuadro azul en NCERT en la página n.º 219 con el título "AMORTIGUACIÓN ELECTROMAGNÉTICA". Si hacemos el experimento en un tubo de aluminio, entonces, debido a las corrientes de Foucault, la lenteja de vidrio llegará primero ya que el movimiento de la lenteja esférica se opone.

PERO si hacemos el experimento en un tubo de PVC/Plástico o en el aire... ambos llegarán al mismo tiempo.

Dado que ambas bolas estarán en la superficie equipotencial gravitacional, caerán con la misma velocidad. Si bien la distancia para ambas bolas es la misma (es decir, tienen la misma altura), el tiempo también será el mismo para ambas.

¡Mismo tiempo! Si tienen las mismas densidades y la misma superficie expuesta a la resistencia del aire.

Solo dice que son del mismo tamaño. Podrían tener una masa diferente ya que el vidrio tiene una densidad más baja que la mayoría de los metales. Aunque podrían tener las mismas densidades medias si la esfera metálica tuviera un espacio hueco.

La lenteja de vidrio llegará antes al suelo ya que la aceleración debida a la gravedad es independiente de la masa del cuerpo que cae. Al ser un aislante, no se desarrolla corriente inducida debido al campo magnético de la Tierra.

Tanto la resistencia del aire como la altura juegan un papel importante que determina el tiempo de vuelo de dos objetos de diferentes masas que se dejan caer desde la misma altura. Los objetos caen a la misma velocidad (aceleración constante) si el efecto de la resistencia del aire es insignificante. Si dos objetos de diferentes masas se dejan caer desde una altura muy grande (por ejemplo, desde un avión), entonces los objetos con mayor masa caen más rápido que el más ligero. Esto se debe al equilibrio más rápido de fuerzas (peso y resistencia del aire) para el objeto más liviano que para el objeto más pesado. Si la altura desde la que caen los objetos es pequeña, la variación en el tiempo de vuelo será demasiado pequeña para medirla con precisión. La respuesta anterior es válida asumiendo que no hay efecto electromagnético sobre los objetos que caen debido a las corrientes de Foucault.

La esfera de vidrio llegará al suelo antes, porque como la esfera metálica cae libremente dentro del campo magnético de la tierra, se inducirá una gran cantidad de corriente en la esfera metálica llamada corriente de Foucault. La corriente de Foucault se opondrá a su causa y la causa es la aceleración de la esfera metálica. Ahora detendrá la caída de la esfera metálica, por lo que la velocidad de la esfera metálica disminuirá y, por lo tanto, la esfera de vidrio llegará antes al suelo.

En la bola metálica habrá inducción electromagnética, de acuerdo con la ley de lenz, se inducirá fem y se opondrá al flujo de su movimiento, por lo que la bola metálica llegará un poco más tarde que la bola de cristal...

La lenteja de vidrio llega más rápido. cuando las dos pesas caen libremente, la bola metálica que conduce produce una corriente en su superficie llamada corrientes de Foucault que se opone a la dirección de la aceleración, es decir, opuesta a la aceleración gravitatoria. y por lo tanto reduce la velocidad de la bola metálica que cae bajo el campo magnético terrestre. Este efecto también se llama amortiguamiento electromagnético. pero dado que la bola de vidrio que es aislante no produce ningún tipo de corriente de Foucault en su superficie, la lenteja de vidrio llega más rápido sin ningún obstáculo.

Creo que ambas pesas llegarán al suelo al mismo tiempo porque la masa de ambas es casi la misma ya que tienen el mismo tamaño y la consideración del campo magnético terrestre no es muy efectiva desde mi punto de vista.

La lenteja de vidrio llega primero porque no tiene efecto de inducción electromagnética debido a la presencia del campo magnético terrestre A diferencia de la lenteja de metal (Respuesta del documento de examen cbse_2014)

Tal como está, esta respuesta no contiene suficiente información para ser una buena respuesta. Complétalo un poco, agrega algunos detalles.

Piense en la densidad del litio que es menor que la densidad del vidrio. La bola de litio golpea el suelo más tarde que el vidrio más denso debido a la resistencia del aire. El experimento requiere un procedimiento para poner un recubrimiento en la bola de litio para evitar que se queme en el aire.

La bola de cristal llegó al suelo antes porque no se genera corriente debido a la fuerza gravitacional de la tierra.

Como señala el interrogador, "la fuerza magnética será perpendicular a la velocidad, por lo tanto, no realizará ningún trabajo". por lo que su respuesta deberá abordar ese punto.

Si tiramos del mismo tamaño de caja metálica y una caja de cristal. La caja de vidrio alcanzará primero porque en la esfera metálica a medida que se acerca al campo magnético de la tierra con velocidad v, producirá corrientes de Foucault en ella y, como resultado, rechazará la fuerza gravitacional de la tierra por la ley de Lenz, por lo que en metálico caja la fuerza gravitatoria actuante será menor que la fuerza gravitatoria real. Este no es el caso en la caja de vidrio ya que el campo magnético no tendrá efecto sobre ella. Por lo tanto, descenderá con la misma fuerza gravitatoria real y, por lo tanto, llegará primero en comparación con la esfera metálica del mismo tamaño.

Espero que hayas entendido

bola de metal golpearía el suelo primero. no habría ningún efecto de inducir fem o campo magnético. solo depende de la fuerza gravitacional, como F=mg la masa de la bola de metal es mayor, por lo tanto, alcanzará más rápido que la bola de vidrio, cuya masa es menor que la bola de metal.

A Galileo no le gustas.