Secundaria fuerza centripeta

[manu3313]

queria saber como se calcula la fuerza centripeda en un tiovivo

como calculo, cuanto suben los asientos debido a la energia centripeta y que fuerzas interatuan


gracias

[alexpglez]

Re: fuerza centripeta

En teoría no se podrían mover perpendicularmente al disco que gira, ya que la fuerza centrípeda tiraría de las partículas del disco o tiovivo en este caso para dentro y la fuerza centrífuga las echaría hacia afuera todo esto en el plano del tiovivo, y por lo tanto no habría ninguna fuerza perpendicular a este plano. Yo creo que los suben los asientos por algún otro mecanismo.

[arivasm]

Re: fuerza centripeta

Amigo Alex, está claro que debes profundizar en el estudio de las leyes de Newton (aunque sólo sea por la incómoda y limitada utilización de sistemas de referencia no inerciales, como evidencia el recurso a la fuerza centrífuga)

Las fuerzas sobre las sillas son su peso y la tensión de las cadenas. En condiciones de giro uniforme, es decir, cuando la aceleración es exclusivamente centrípeta, la fuerza centrípeta (que será igual a la resultante) es la componente horizontal de la tensión. La vertical será igual al peso. Por tanto, si la velocidad angular es $\omega$ y las cadenas forman un ángulo $\theta$ con la vertical entonces $mg=T\cos\theta$ y $F=T\sin\theta=mr\omega^2$, siendo $r$ el radio de la trayectoria.

Si el punto de suspensión de las cadenas está a una distancia $R$ del eje de giro entonces $r=R+L\sin\theta$, siendo $L$ la longitud de las cadenas. Juéguese con estas expresiones y se obtiene lo que se desee calcular.

Con respecto a la elevación de las sillas respecto de la altura inicial, antes de que el tiovivo comience a girar, será $L-L\cos\theta$.

Terminaré aclarando que las expresiones anteriores sólo son válidas si la velocidad angular es uniforme. Si no es así, como sucede durante la etapa inicial de aceleración del giro, es perfectamente válido que la aceleración de las sillas posea otras componentes distintas de la dirigida hacia el eje de giro. Sin ir más lejos, habrá una componente vertical de la aceleración, asociada entonces al movimiento vertical de las sillas, que será debida al peso y la componente vertical de la tensión de la cadena, y cuyo valor será $\dst\frac{T}{m}\cos\theta-g$.

- - - Actualizado - - -

Se me olvidaba. Este applet de Walter Fendt muestra la situación de giro uniforme (activar "Tiovivo con fuerzas"): http://www.walter-fendt.de/ph6es/carousel_es.htm

[alexpglez]

Re: fuerza centripeta

Amigo Alex, está claro que debes profundizar en el estudio de las leyes de Newton (aunque sólo sea por la incómoda y limitada utilización de sistemas de referencia no inerciales, como evidencia el recurso a la fuerza centrífuga)

El problema no era ese (aunque en casos como este si que debería profundizar más), al tiovivo yo lo llamaba al de los niños pequeños con los caballos que suben y bajan por una barra. No sabía que también se llamaba tiovivo a eso, no sabía ni como se llamaba..
Evidentemente sip, la fuerza centrifuga echaría a las sillas hacia afuera mientras que con la cuerda el efecto sería que suben.