Conservación de la Energía

DESCRIPCIÓN DE LAS ESCENAS 

En ambas escenas, el coyote intenta dejar caer algo (una bola gigante o un péndulo) para golpear al correcaminos, sin embargo, en ambos casos falla por poco, viendo como el objeto que dejó caer, sube una considerable altura y termina golpeándolo a él  

 PRINCIPIOS FÍSICOS INVOLUCRADOS

• Conservación de la energía

ANÁLISIS FÍSICO DE LAS ESCENAS 

Lo que se presenta en ambas escenas es totalmente imposible, pues la conservación de la energía dice que cuando un objeto es soltado desde determinada altura (sin darle ninguna velocidad), lo más alto que podrá llegar nuevamente es hasta la misma altura.  En ambas escenas se observa que el coyote no proporciona ninguna velocida inicial ni a la bola rodante ni al péndulo.

Es decir, ambos objetos al inicio solamente poseen energía potencial gravitatoria y esta sería su enegía mecánica.  Por lo tanto, no podrán subir hasta una altura mayor porque necesitarían una energía mayor a la que poseen.  Es más, suponiendo que hay fricción con el aire, debería ser una altura menor.  Esta demostración puede ilustrar el análisis de las escenas.

PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA CON BASE EN LA ESCENA

Suponiendo que el coyote se encuentra a una altura de 20 m sobre el suelo y se encuentra en un puente que sería el centro del péndulo, ¿qué velocidad debe suministrar a una bola gigante de 200 kg para que logre dar la vuelta y caerle nuevamente a él en la cabeza?  Esto, suponiendo que la bola subirá otros 20 m antes de caerle nuevamente en la cabeza (tal y como se observa en la escena).

En el punto más alto (a 400 m del suelo):

Ec = 0 J

Em = Ep = mgh = (200 kg) (9,8 m/s2) (40 m) = 78 400 J 

Al momento de lanzarla:

Ep = (200 kg)(9,8 m/s2)(20 m) = 39 200 J

Ec = Em-Ep = 78 400 - 39 200 = 39 200 J

Para obtener esta energía cinética se necesita una velocidad de:

v = 19,80 m/s = 71,28 km/h

R/ El coyote debería lanzar la bola a 71,28 km/h para que esta logre dar la vuelta completa y caerle en la cabeza.

CONCLUSIONES

En ambas escenas se viola completamente el principio de Conservación de la Energía, por lo tanto, no es posible desde el punto de vista físico.

 

Tercera Ley de Newton

DESCRIPCIÓN DE LA ESCENA

El coyote esta usando patines y tiene atados a su cuerpo una vela con un ventilador el cual lo logra mover para intentar atrapar al correcaminos pero en una curva el correcaminos logra tomarla y el coyote sigue directo pasando por el agua y llega al otro lado frenando dentro de la tierra.

En la escena siguiente, el coyote igualmente intenta utilizar un mecanismo similar, solo que en esta ocasión utiliza un motor y una cubeta de agua.

PRINCIPIOS FÍSICOS INVOLUCRADOS

•  Tercera Ley de Newton
• Conservación de la cantidad de movimiento

ANÁLISIS FÍSICO DE LAS ESCENAS

Esto que se presenta en las escenas no puede suceder.  De acuerdo a la ley de conservación de la cantidad de movimiento y a la tercera ley de Newton, únicamente un impulso externo o una fuerza externa a un sistema puede cambiar el movimiento del sistema.  Las fuerzas y los impulsos internos no lo harán.  Es por eso, que es muy importante la definición del sistema.  Tal y como lo muestran las siguientes imágenes tomadas del libro de texto:

En este dibujo, la naranja puede moverse porque la fuerza proviene de un agente externo.

En un libro encontramos los siguientes dibujos que tienen relación con lo explicado:

CONCLUSIONES

En los casos representados por las figuras, al igual que en las escenas analizadas, las fuerzas internas al sistema deben cancelarse por el principio de acción-reacción, de forma que el coyote no debería moverse, manteniéndose en reposo, hasta que una fuerza EXTERNA al sistema lo logre mover.

 

Gravedad Artificial

DESCRIPCIÓN DE LAS ESCENAS

En las siguientes tres escenas se pueden observar distintas naves espaciales, en donde sus tripulantes se ven sometidos a los efectos de una gravedad, aproximadamente, la gravedad terrestre, g.  

En la escena de "2001 ODISEA AL ESPACIO" la nave circular tiene un radio bastante grande, sin embargo, en las otras escenas de las películas "MISIÓN A MARTE" y "ARMAGEDÓN" el radio de la nave es bastante menor.

 PRINCIPIOS FÍSICOS INVOLUCRADOS

•  Gravitación
•  Aceleración
• Movimiento Circular
• Fuerza normal

ANÁLISIS FÍSICO DE LAS ESCENAS

La llamada fuerza centrífuga es una fuerza inercial (llamada fuerza ficticia), pero para los observadores en un sistema rotatorio.  Cuando una persona se ubica en una posición determinada (como se muestra en la figura siguiente), cuando se empiece a girar la nave esa sensación de fuerza centrífuga provoca la sensación de gravedad.

El radio de giro determina la velocidad y la frecuencia con que debe girar la nave para obtener una aceleración equivalente a "g".  

Sería imposible lograr ese efecto en una nave con un radio como el mostrado en la película Armagedón:

PLANTEAMIENTO DE PROBLEMAS CON BASE EN LAS ESCENAS

Asumiendo que, de acuerdo a lo observado en las escenas, los radios de las naves son de:

• 200 m (Odisea 2001)
• 8 m (Misión a Marte)
• 1,4 m (Armagedón) 

Calcule la velocidad tangencial y la frecuencia con que debe girar cada una de las naves para encontrar una aceleración igual a la gravedad.

 

 

 

 CONCLUSIONES

Según el libro de texto utilizado en clase (Hewitt) el cuerpo ya tiene dificultades para soportar una frecuencia de 1 vuelta x minuto.  

Luego de estos análisis a las conclusiones que se ha llegado es que en el caso de Armagedón, que se logre una gravedad artificial así como en la película es muy difícil, ya que no solamente dar esa cantidad de vueltas por segundo es bastante difícil.  Además, por el tamaño de la nave, tendría fuerzas que lo jalan para cada lado, provocando nauseas y haciendo bastante difícil la estabilidad.

En el caso de Odisea al espacio, se puede decir que es en la película que mejor representan esta posibilidad de crear gravedad artificial, ya que al tener un radio tan grande la cantidad de vueltas por minuto no tiene que ser tanta para crear la gravedad artificial, así que es muy posible lograr esa gravedad.

Respecto a Misión a Marte, tiene un radio más grande que el de Armagedón pero no lo suficientemente grande para lograr la gravedad artificial como se presenta en Odisea al espacio, entonces la escena es un poco más aceptable que la de Armagedón.

TRABAJO REALIZADO POR:

• Daniel Lobo
• Carlos Oreamuno
• Roy Solano

 

* Trabajo revisado y corregido por el docente.

Conservación de la cantidad de movimiento

DESCRIPCIÓN DE LA ESCENA

Tenemos dos motociclistas que van a cierta velocidad a encontrarse en choque fatal, segundos antes brincan y chocan de frente, pero salen desviados hacia un precipicio que tenían a un lado, cayendo por elbarranco en una batalla hombre a hombre.

PRINCIPIOS FÍSICOS INVOLUCRADOS

•  Conservación de la cantidad de movimiento

ANÁLISIS FÍSICO DE LA ESCENA

En la escena los motociclistas van moviéndose en lo que se podría considerar como el eje x mientras que en el  eje y llevan velocidad de 0 m/s.  Por lo tanto, de acuerdo a la ley de conservación de la cantidad de movimiento, después de la colisión la cantidad de movimiento en cada eje debe conservarse. 

La única forma de que hubiera cantidad de movimiento de las personas en el eje Y, sería que uno obtenga cantidad de movimiento positivo, mientras que el otro negativo; para mantener el cero que se tiene antes del choque.

Ya que en la escena se obesrva que quedan unidos después del choque, sería imposible que después de la colisión se muevan en el eje Y, pues antes de la colisión la cantidad de movimiento sería cero como se dijo anteriormente.

PLANTEAMIENTO DE UN PROBLEMA

Suponiendo que ambos personajes llevan una velocidad de 90 km/h pero en direcciones contrarias, y uno tiene una masa de 80 kg y el otro una masa de 90 kg.  Calcule la velocidad con que deberían moverse después de colisionar si quedan unidos después del choque.

                                         (90kg)(25m/s)+(80kg)(-25m/s) = (90kg+80kg) v

         

                                                             2250 – 2000 = 170v

                                                                    250 = 170V

                                                                     250/170 = v

                                                                     V = 1,47 m/s

 

 R/ Se deberían mover a 1,47 m/s en la misma dirección en que viajaba la persona de mayor masa.

CONCLUSIONES

Primero al chocar los motociclistas se van hacia un lado de una forma imposible debido a que el impacto es de forma frontal y debería irse frontalmente a un lado u otro, o deberían rebotar por lo que presenta principios físicos erróneos. 

Además, en la escena podemos ver que después del choque una pistola sale volando y en un momento está más alto que los motociclistas y en la siguiente toma cae primero la pistola. Esto viola el principio de la gravedad que jala todo con la misma fuerza. Además que los motociclistas toman una dirección incorrecta.

TRABAJO REALIZADO POR:

•  Daniel Lobo
  Carlos Oreamuno
  Roy Solano