tengo este sistema:
Es un hecho que la masa gira alrededor del eje vertical con velocidad constante, y que inicialmente. Luego, la cuerda sin masa se tira hacia arriba, hasta que el ángulo se convierte .
Luego, el problema pregunta sobre algunas cantidades, pero una parte clave de la solución es que el momento angular de la masa con relación al punto alrededor del cual gira (es decir, el centro del círculo punteado, no el punto en el techo) se conserva. Pero ¿por qué es eso? Eso no me parece obvio en absoluto.
De hecho, tengo entendido que el momento angular con relación a se conservaría: de hecho, cuando tiramos de la cuerda hacia arriba, solo estamos creando una fuerza de tensión en la dirección de la cuerda. Por lo tanto el vector conectando a , y el vector , son paralelos. Eso significa que el par aplicado a con relación a sería cero, por lo que debe conservarse el momento angular. ¿Qué parte de ese razonamiento es defectuosa? ¿Por qué la cantidad de movimiento en relación con el centro del círculo punteado (alrededor del cual rota) conservado en su lugar?
La respuesta es muy simple, pero solo después de darte cuenta de una cosa.
La clave es que no estás teniendo en cuenta el peso . La masa tiene un peso hacia abajo. Ahora, el punto es que la fuerza de tensión es tal que la fuerza resultante apunta al centro del círculo punteado.
Esa es la idea que muchas veces no se menciona, y es fundamental para entender este tipo de problemas. Sabemos que la pelota gira alrededor del círculo. Si la pelota gira a su alrededor, debe existir una sola fuerza centrípeta. Si hubiera otras fuerzas, la trayectoria no sería ese círculo. En consecuencia, la única fuerza debe ser la centrípeta, por lo que la tensión debe ajustarse de modo que la resultante
Ahora, si ves que solo hay una fuerza resultante, apuntando solo al centro del círculo, puedes ver que se conserva con respecto a ese punto.