1r ciclo Problema real

[fisico]

Muy buenas a tod@s, estoy diseñando una máquinita que me sirva para realizar un ensayo, el ensayo consiste en golpear un elemento con una fuerza de 150 N.m, lo que he pensado hacer es algo a modo de péndulo, me explico:
si coloco una masa por ejemplo de 5 kg, loq quiero saber que ángulo tengo que elevar mi péndulo para que en el momento del golpeo la fuerza sea de 150N, el objeto a golpear se coloca justo en la vertical de la máquina (justo en el eje), para no tener q comprar un dinamómetro he pensado que con la energía potencial y cinética poddría solucionarlo, es decir:
Epotencial en el instante inicial será igual a la Energía cinética en el instante final, suponiendo que inicialmnete está parado, y que la altura en el instante final será cero. ¿sería correcto plantearlo así?, espero q con el esquema adjunto os aclare un poquito...
muchas gracias por vuestra ayuda

[electr0n]

Re: Problema real

Hola!

Bueno, las unidades N·m no son de fuerza sino de energía. En todo caso, lo que sucede abajo es que se produce un choque, y tú lo que quieres es que la masa de 5kg golpee al objeto de abajo con un cierto impulso en un intervalo de tiempo (no con una fuerza a secas).

Lo mejor es plantearlo con energías como bien dices; incluso se puede simplificar el proceso considerando un choque elástico y despreciando el rozamiento del eje.

Si nos limitamos a la energía y te refieres a que quieres que la masa llegue con energía de 150J, te basta con hacer $mgh=150J$, con lo que directamente despejas la altura h desde la que soltarlo, y con ella el ángulo conocida la longitud del eje.

De todos modos, creo que deberías especificar mejor qué quieres hacer, pues al planteamiento con fuerzas no le veo sentido.

Saludos

[fisico]

Re: Problema real

Muchas gracias por tu respuesta, me explico un poco mejor: la longitud de mi péndulo es de 1m, entonces, yo quiero averiguar qué angulo tengo q elevar éste para que a golpear el objeto a ensayo sea golpeado con una energía de 150 N.m. por energías obtengo h (q sería el cateto contiguo del angulo) y de ahí sabiendo la longitud de mi péndulo obtengo el ángulo, ¿no?
Saludos

[electr0n]

Re: Problema real

Eso es! El problema es que, con los datos que tienes, la altura sale 3m y pico, más grande que el doble de la longitud del péndulo.

Mi consejo es que plantees la situación algebraicamente, expresando el ángulo inicial en función de la energía que quieres que tenga cuando llegue abajo:

$\displaystyle \theta=arccos\left(1-\frac{E}{mgL}\right)$

donde E es la energía cuyo valor tú decides, m es la masa del péndulo y L la longitud de la varilla que la soporta, supuesta de masa despreciable y sin rozamiento. También podríamos hacerlo mejor añadiendo la masa de la varilla y su momento de inercia.

Para que el ángulo sea razonable y esté entre 0 y $\pi/2$, podemos imponer la condición $E<mgL$, lo que significa que tienes 2 grados de libertad (m y L) que deben ser suficientemente grandes una vez hayas elegido el valor de E.

Saludos!