He leído acerca de cómo al inclinar el cuerpo uno cambia el centro de masa mientras se balancea en un columpio del patio y, por lo tanto, aumenta la energía del columpio.
Pero me gustaría tener una mejor idea de por qué uno puede hacer un columpio de ~ 1,5 metros sobre el suelo en los picos trasero y delantero del columpio (elevando el peso corporal de un adulto a esa altura cada vez), y hacerlo repetidamente durante , digamos, 10 minutos y, sin embargo, no se siente fatigado en absoluto, mientras que si estuviera tratando de saltar desde el suelo a esa altura, se fatigaría después de unos pocos saltos.
Tengo la sensación de que la respuesta está relacionada con la idea de que estás "cargando" el columpio gradualmente con energía potencial en cada columpio, y que cada iteración de eso requiere solo un poco de esfuerzo, pero todavía estoy un poco sorprendido de cómo se puede generar mucha energía sostenida con tan poca sensación de esfuerzo (se siente como si uno pudiera mantener el swing alto con poco esfuerzo durante una hora, fácilmente), y pensé que podría haber algunas sutilezas en esto que no entiendo.
Considere un entorno idealizado donde esencialmente no hay fricción ni resistencia del aire. Suponga que alguien le da un empujón rápido mientras está en el columpio. Seguirás balanceándote sin tener que gastar energía tú mismo. Una roca sentada en el columpio se comportaría exactamente de la misma manera; no tendría que "bombear" para mantener este swing idealizado subiendo y bajando y adelante y atrás una vez que ya se estaba moviendo. (En cuanto a cómo puede ocurrir este fenómeno, la energía potencial gravitacional y la conservación de la energía mecánica serían buenos términos iniciales de búsqueda).
Ahora, comenzando desde el reposo en la parte inferior de este swing idealizado, de hecho necesitarías hacer un poco de bombeo para comenzar por tu cuenta. Pero solo necesitaría ejercer una cantidad de energía igual a su cambio máximo deseado en energía potencial (es decir, aproximadamente ), y solo necesitaría ejercer esta cantidad de energía una vez (bueno, poco a poco hasta que alcance la altura deseada, pero no tendría que seguir ejerciendo esta cantidad de energía cada período).
Bien, el mundo real real. Hay fuerzas disipativas en juego (resistencia del aire, fricción). Una vez que ya se está moviendo a la altura/amplitud deseada, el bombeo que hace es solo para contrarrestar estas fuerzas disipativas. Porque, sin estas molestas fuerzas, no necesitarías bombear nada.
Por lo tanto, no está bombeando/gastando energía para hacer que el swing suba/baje o adelante/atrás, sino para superar el trabajo realizado por las fuerzas disipativas.