¿Por qué es necesario equilibrar los cuchillos arrojadizos?

De hecho, se utilizan cuchillos arrojadizos desequilibrados, pero he leído que los cuchillos arrojadizos balanceados son más fáciles de usar, debido a que su centro geométrico es el mismo que su centro de masa. ¿Por qué esto los haría más fáciles de usar? ¿Hay algún problema de resistencia al viento desigual?

Para aclarar, quiero considerar el caso en el que se lanza el cuchillo con la intención de girar. ¿Es solo el caso de que la gravedad cause un par que estropee el patrón de vuelo?

Supongo que un cuchillo que no está "equilibrado", cuando se lanza, caerá de manera irregular en lugar de girar limpiamente. Esto dependería de la forma completa del cuchillo, más que de la resistencia al viento.
En general, cualquier cuerpo rígido tendrá tres ejes principales (un sistema de coordenadas a lo largo de estas direcciones producirá un tensor de momento de inercia diagonal). Los momentos reales de inercia para el cuerpo que gira alrededor de cada eje serán diferentes. Las rotaciones sobre los ejes con los momentos de inercia máximo y mínimo son estables, mientras que la rotación sobre el eje intermedio es inestable (propenso a voltearse). La prueba de esta afirmación es frecuentemente una tarea asignada en cursos avanzados de mecánica clásica. La mayoría de los lanzadores de cuchillos eligen el eje de máxima inercia para el eje de giro (sin volteretas).
Entonces, ¿es esta, o no es esta la razón? ¿Cambiar el punto de equilibrio realmente hace que el eje deseado se convierta en un eje inestable?
Supongo que el punto es que con un objeto realmente desequilibrado puede ser difícil determinar (por inspección) los ejes principales. Si se elige una dirección de giro que incluye un componente no mínimo a lo largo del eje inestable (intermedio), se producirá una caída.
En el caso de un cuchillo equilibrado, ¿el eje de rotación no es el mínimo? Yo esperaría que ese eje fuera el longitudinal.
@Bob No estoy seguro de lo que quiere decir con longitudinal, así que le daré otro ejemplo. Considere cómo se lanza un dardo. La punta siempre apunta hacia el objetivo. El giro es sobre el eje que apunta hacia el objetivo. Este es el eje con el mínimo momento de inercia. Un cuchillo generalmente se lanza con el eje de rotación perpendicular a la dirección del objetivo. Esto significa que la hoja solo golpea el objetivo aproximadamente la mitad de las veces (la otra mitad del tiempo el mango golpea el objetivo). Esta rotación es sobre el eje de máximo momento de inercia. Ambos modos son estables.
Pero el punto de que la hoja solo mira al objetivo la mitad del tiempo no es el problema que menciona Wikipedia, solo dice que el vuelo será impredecible.

Respuestas (1)

Considere el siguiente diagrama:

Cuchilla desequilibrada en vuelo.

El centro de gravedad del cuchillo (CdG, indicado como + ) está hacia el mango, por lo que no está bien equilibrado.

Ahora el lanzador ejerce una fuerza F en la dirección del objetivo y esto provoca la aceleración acc. Newton:

F = metro a

Después de soltar, el cuchillo tiene un vector de velocidad v → en la dirección del objetivo y aparte de la gravedad (y una pequeña cantidad de arrastre de aire) ninguna fuerza actúa sobre el cuchillo.

Cuenta Ley de Newton el cuchillo seguirá ahora su trayectoria, además de empezar a caer al suelo por el peso ( metro gramo ).

No hay razón para creer que el cuchillo comenzará a dar vueltas, girar, moverse hacia arriba o mostrar cualquier otro comportamiento inesperado, independientemente de si está bien equilibrado o no. Eso es lo que nos dice la Ley del movimiento de Newton .

Creo (subjetivamente y basado en mi propia experiencia) que los cuchillos balanceados son más fáciles de usar como implementos de cocina pero eso no tiene nada que ver con las propiedades en vuelo.

Editar:

Lo siento, quise decir que quería considerar el caso en el que se lanza el cuchillo para que gire. Arreglaré mi pregunta.

Podemos considerar dos tipos diferentes de giro:

a) El cuchillo gira (gira) alrededor de su eje de vuelo:

Este tipo de giro es similar al giro impartido a las balas por medio de estrías de cañón. Esto imparte al proyectil energía cinética adicional (energía de rotación en este caso) y aumenta su resistencia al viento lateral. Pero a menos que actúe una fuerza o un par de torsión significativos sobre el proyectil, Newton nos dice que su estado de movimiento (trayectoria, velocidad y giro) no cambiará, equilibrado o no (las balas, por ejemplo, no están equilibradas).

b) El cuchillo da vueltas alrededor de un eje perpendicular a la trayectoria de vuelo:

Piense en un boomerang pero sin la forma específica y los consiguientes efectos de arrastre. Nuevamente, este estado de rotación solo podría ser perturbado por medio de fuerzas o pares externos significativos, como lo habrá experimentado cualquiera que haya arrojado un palo a un perro. El equilibrio no cambia esto.

Lo siento, quise decir que quería considerar el caso en el que se lanza el cuchillo para que gire. Arreglaré mi pregunta.
@Bob: Hola Bob, he editado mi respuesta.
¿Por qué es necesario equilibrar los cuchillos arrojadizos?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v