1r ciclo Un bote a vela podría propulsarse con el aire de un ventilador...

[Templario777]

Hola amig@s,

tengo estas preguntas con las que dudo, hay que decir si son verdaderas o falsas y justificarlas.

1) Un bote a vela podría propulsarse con el aire de un ventilador que esté unido al bote y sople contra la vela.

2) Una persona sentada y en reposo en medio del hielo, podría salir de esa posición tan fría e incómoda si estira repentinamente sus brazos hacia adelante, dado que ese esfuerzo físico provoca un cambio en la posición del centro de masa de su cuerpo.

3) Si una patinadora se apoya en la baranda lateral de la pista, logrará impulsarse hacia atrás debido a que la baranda ejerce sobre ella una fuerza externa que desplaza su centro de masa.

4) La fuerza que ejercen los frenos de un auto para lograr que el auto se detenga debe ser una fuerza externa al auto. De lo contrario, el centro de masa del auto permanecería en movimiento rectilíneo uniforme.

SaluT777!

[GNzcuber]

Re: Un bote a vela podría propulsarse con el aire de un ventilador...

Hola Templario777,

Respondo aunque tengo mis dudas:

1) Falso. Un ventilador coge aire y lo "lanza" bruscamente en un sentido, y en su sentido opuesto sale también un poco, pero no lo suficiente como para compensar el primero logrando una fuerza neta. Esto lo deduzco de los barcos o parapentes que tienen turbinas para moverse (el parapente no, sinó el que lo lleva :P). Ahora si en un barco a vela ponemos esa turbina o ventilador en frente de la vela, pues lo que pasará es que la turbina haga una fuerza externa hacia un lado y el viento que perturbe la vela tendrá sentido opuesto "compensandolo" (si está suficientemente cerca).

2) Verdadero. Los brazos de las personas normalmente tienen algo de masa , y a medida que los vamos moviendo vamos cambiando nuestro centro de masas. Si estuviéramos en el hielo y hacemos un movimiento brusco con los brazos, cambiaría bruscamente nuestra centro de masas, como si una fuerza externa lo hubiera hecho, por lo tanto el suelo por reacción debería compensar esa fuerza externa, pero al ser hielo no habría rozamiento y por tanto el suelo en este caso no podría la compensar.

3) Verdadero. Suponiendo que el apoyarse no incluye agarrarse de la baranda, ésta reacciona ante el impacto de la patinadora otorgándole un movimiento lineal opuesto al que llevaba en la dirección perpendicular a la baranda. Luego la variación de momento es el impulso que ha recibido.

4) Falso. Hay una fuerza externa que es el rozamiento con el pavimento, o por donde vaya, pero la de los frenos es interna, pero no conservativa, provoca un trabajo no conservativo que hace perder energía cinética en forma de calor.

Espera a otras respuestas por las dudas.

¡Saludos!

[lucass]

Re: Un bote a vela podría propulsarse con el aire de un ventilador...

Buenas.
La primer pregunta tiene una pequeña historia. Según tengo entendido fue formulada por un profesor del Caltech a sus alumnos, pero no de esa forma. El profesor daba por sentado que era imposible que sucediera eso (es decir, que la 1 sería falso). Así que el formuló el problema de esta forma: "explicar por qué no puede impulsarse la vela mediante un ventilador..." etc.
Para sorpresa del profesor un alumno le mostró que sí es posible (es decir, que la respuesta a la 1 es verdadero). La idea es la siguiente: tomando que inicialmente el aire está en reposo (por eso fue necesario poner el ventilador), luego de que las partículas de aire choquen con la vela (suponiendo que el choque es elástico) su cambio en momento lineal es el doble del que ganaron al ser impulsadas por el ventilador. Es decir que la vela experimenta ese cambio en momento, el doble del que pierde el ventilador al impulsar el aire. O bien, siendo que el aire está inicialmente en reposo, luego de impulsarse con el ventilador y chocar con la vela, el aire se está moviendo hacia atrás con lo cual el bote deberá moverse hacia adelante.
Espero que esto ayude.
Suerte

[Templario777]

Re: Un bote a vela podría propulsarse con el aire de un ventilador...

1) Falso
2) Falso (así que estaría mal tu respuesta GNzcuber, pero creo que tu razonamiento te lleva a responder que es falso, o sino, ¿por qué es?)
3) Verdadero
4) Falso

[GNzcuber]

Re: Un bote a vela podría propulsarse con el aire de un ventilador...

...
2) Falso (así que estaría mal tu respuesta GNzcuber, pero creo que tu razonamiento te lleva a responder que es falso, o sino, ¿por qué es?)
...o

Mi razonamiento me lleva a lo contrario, como explico más arriba el mover los brazos bruscamente conlleva a que haya un cambio de posición en nuestro centro de masas. Pero para ese movimiento se necesita una fuerza externa. Es decir es como si alguien nos hubiera empujado sólo para desplazarnos un poco. Luego a esa acción le corresponde una reacción por parte del suelo donde estamos apoyados pero al ser hielo no hay rozamiento (suponiendo que por eso lo ponen) y eso lograría que nos impulsemos en un breve instante.

No sé por qué pueda ser falsa . Es más todavía estoy intrigado por qué es falsa la de $\dst {d}W=P\cdot {d}t$, que de toda la vida la superficie bajo ésta gráfica fue el trabajo realizado.

Es una pena que no tengas las respuestas... pero por otra parte no las preguntarías aquí y te hacen pensar bastante .

¡Saludos!

P.D.: Con respecto a la dos espero que alguien pueda ver y explicar por qué es falsa.

[Al2000]

Re: Un bote a vela podría propulsarse con el aire de un ventilador...

Cuando impulsas los brazos hacia adelante, el resto de tu cuerpo es impulsado hacia atrás. Pero como los brazos deberán detenerse, a menos que se te desprendan, entonces se invierte el proceso y el torso recibe un impulso hacia adelante al detener los brazos y quedas como al principio. Creo que tu mejor opción sería tomar el objeto mas pesado que cargases encima y arrojarlo en dirección opuesta a la dirección hacia donde deseas moverte.

Respecto al bote (ACME por supuesto) del coyote siempre he dicho que si se mueve, pero en dirección opuesta a la dibujada por el caricaturista. Es simplemente usar el ventilador como una hélice. La vela es un estorbo y lo mejor es arriarla, pero aún con la vela desplegada, como ningún sistema es 100% eficiente, la vela nunca recojerá todo el viento que impulse el ventilador y existirá una pequeña fuerza neta en dirección opuesta a la dirección en la cual sopla el ventilador.

Saludos,

Al

[GNzcuber]

Re: Un bote a vela podría propulsarse con el aire de un ventilador...

La vela es un estorbo y lo mejor es arriarla, pero aún con la vela desplegada, como ningún sistema es 100% eficiente, la vela nunca recojerá todo el viento que impulse el ventilador y existirá una pequeña fuerza neta en dirección opuesta a la dirección en la cual sopla el ventilador.

Eso mismo había pensado, por ello dije que si estuviese bastante cerca, no sabía cómo expresarlo :P.


¡Saludos!

[lucass]

Re: Un bote a vela podría propulsarse con el aire de un ventilador...

En el libro "física conceptual" de Paul Hewitt, novena edición creo, aparece la pregunta de la vela así:
"Un velero se queda inmóvil sobre un lago congelado, en un día sin viento. El tripulante prepara un ventilador como se ve abajo (abajo hay un dibujo, de un ventilador enfrentando la vela). Si todo el aire rebota en la vela, y se va hacia atrás, ¿se pondrá en movimiento el velero? En caso afirmativo, ¿en qué dirección?"
El problema que le sigue inmediatamente dice:
"¿Cambiaría tu respuesta en el ejercicio anterior si el aire llegara a la vela y se detuviera sin rebotar?"
El que sigue a éste dice:
"Describe la ventaja de quitar la vela en los ejercicios anteriores"
Jaja, bueno eso es todo, creo que las preguntas éstas engloban lo que se ha discutido sobre el primer punto.
Saludos

[GNzcuber]

Re: Un bote a vela podría propulsarse con el aire de un ventilador...

Estaba pensando que si bien pasa es, las partículas que rebotan pueden chocar con las que están viniendo del ventilador, y éstas con las anteriores y así sucesivamente hasta chocar y rebatar contra el ventilador, por lo tanto el barco velero se movería un poco hasta que sucediese esto. Luego sabemos que parte del aire se dispersa y si lo acercamos mucho, hacemos más efectivo los choques "pseudoelásticos" entre el ventilador y vela.

Por lo tanto, según esto, se movería sólo un poco, luego o bien quedaría inmóvil (si consideramos que no hay rozamiento en absoluto, seguirá con movimiento pseudouniforme :P), y además que el ventilador para compensar el momento lineal de las partículas que envía debería ejercer al barco una fuerza opuesta, que además se intensificaría por la colisión de las partículas que han rebotado en "efecto dominó" hasta las aspas. Pero además éstas partículas, suponiendo que vienen perpendiculares al movimiento de las aspas, le otorgarían su movimiento a éstas y saldrían puede que rebotadas, pero con un movimiento añadido por las aspas, por lo tanto éstas (omitiendo otras colisiones) no volverían a la vela.

Con esto creo que en todo caso se movería hacia el lado opuesto que al principio esperaba el náufrago.

¡Saludos!