Resorte girado en movimiento circular uniforme
sanchit jainista
¿Por qué se estira un resorte cuando se gira en un movimiento circular uniforme?
La barra horizontal que contiene el resorte sin masa (rigidez = k) y el bloque de masa 'm' se gira uniformemente alrededor del punto P.
Esta fuerza centrípeta es proporcionada por la fuerza elástica (restauración) del resorte estirado que es 'kx' donde x es el alargamiento del resorte en comparación con la posición de reposo.
Todo se ve muy limpio, muy decente.
Estoy enumerando el problema visto desde dos marcos de referencia.
1. Marco giratorio (visto desde la varilla).
Como se ve desde la varilla, la fuerza centrífuga actúa hacia afuera. Esto hará que el bloque se mueva hacia la derecha y, por lo tanto, estire el resorte. La fuerza centrífuga se equilibrará con la fuerza del resorte que actúa hacia la izquierda. Todo parece estar bien.
2. Marco inercial (tierra)
No puedo entender por qué el resorte se estira en primer lugar. No hay razón por la que el resorte deba estirarse. No hay fuerza que actúe sobre el bloque en la dirección hacia afuera. Hay una fuerza centrípeta que actúa sobre el bloque cuando está en rotación. Pero esa fuerza es hacia el centro. ¿Entonces el resorte debería contraerse?
Respuestas (1)
mike campana
Para que el bloque se mueva en un círculo, debe haber una fuerza centrípeta (como dijiste): algo debe estar constantemente tirando del bloque hacia el centro del círculo para que se mueva en un círculo. Lo que tira en este caso es el resorte. (En otras palabras, la fuente de la fuerza centrípeta es el resorte. Sin el resorte, no hay fuerza centrípeta, suponiendo que no haya fricción entre el bloque y la barra).
Si esto no está claro, imagina lo que sucedería si el resorte no estuviera unido al bloque. Cuando la barra comienza a girar, el bloque pronto se deslizará del extremo de la barra porque sabemos por la Primera Ley de Newton que el bloque intentará moverse en línea recta a menos que apliquemos una fuerza para cambiar su dirección. Sin embargo, si el resorte está unido al bloque, cuando el bloque intente ir derecho y deslizarse por el extremo de la varilla, el resorte se estirará y aplicará una fuerza hacia el centro del círculo. Eso evitará que el bloque salga volando del extremo de la varilla.
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