¿Cómo sería el diagrama de cuerpo libre para alguien dando vueltas en un tiovivo? Sé que la fuerza normal está hacia arriba y la fuerza gravitacional está hacia abajo, pero entonces, ¿cuál es la fuerza que empuja a la persona hacia el centro y causa una fuerza centrípeta?

Uno de los errores más atroces de los profesores de física bien intencionados es la insistencia en las fuerzas centripitales (búsqueda de centros) como una descripción intuitiva de los sistemas rotativos. Casi tan malo como los efectos de Bernoulli que sostienen los aviones. Tal vez sea el atractivo snob.

Entonces un tiovivo te lanzará hacia afuera. Podemos explicar eso mediante la conservación del momento lineal. Describirlo como una fuerza centrífuga es perfectamente consistente con nuestra experiencia y con las ecuaciones físicas.

Por lo tanto, la fuerza de búsqueda del centro (centrípeta) es la tensión en la cuerda, o en el músculo del brazo, que debe proporcionarse para evitar ser arrojado del tiovivo.

La fuerza centrípeta siempre se dirigirá hacia adentro, al centro del círculo (sobre el cual se encuentra el camino / arco en el que viaja). Su peso (se supone que está concentrado en un punto) siempre se dirigirá hacia abajo, y la fuerza de contacto que experimente contra el suelo será de la dirección opuesta, en relación con el peso.

Por supuesto, en cuanto a la naturaleza de la fuerza centrípeta: se debe conocer la maquinaria mediante la cual se debe conocer la fuerza resistiva que evita que se lance del suelo. La fuerza centrípeta evita que esto suceda, dentro de ciertos parámetros, por supuesto.

Vale la pena señalar que, al considerar un arco, la tangente sobre la cual representa la velocidad horizontal [matemática] v [/ matemática], la fuerza centrípeta será perpendicular a la tangente, dirigida hacia dentro del círculo.

Si estudias la mecánica celeste, encontrarás un modelo similar para los cuerpos en órbita dentro de un modelo simple de órbita kepleriana, de los cuales el cuerpo primario está dentro de uno de los dos focos.

Espero haber ayudado!

A2A

OK, ignoramos las fuerzas verticales porque estás bastante feliz.

La persona se mueve en círculo, por lo que debe haber una fuerza centrípeta que cause esto.

NOTA: F = ma / F = mv ^ 2 / r son realmente fórmulas que describen cuál es el efecto / eresiult de una fuerza. No representan la causa de una fuerza. Lo máximo que puede decir es: la persona se está moviendo en círculo, por lo que algo (otra cosa) debe estar causando esto.

Imagine una rotonda que era un disco horizontal en el que acaba de sentarse, como sentarse en el suelo. Ahora imagine que este disco era suave y sin fricción. El disco rotaría y usted se deslizaría. Esta es una rotonda de basura. La rotonda de alguna manera necesita suministrar una fuerza que te empujará para que te muevas en un círculo. Si la rotonda del disco tenía una superficie de alfombra texturizada y no giraba demasiado rápido, eso permitiría que la fricción suministrara la fuerza centrípeta.

Si algo necesitara girar más rápido, el disco podría tener asientos sujetos con respaldos. El respaldo del asiento lo empujaría hacia atrás y le proporcionaría la fuerza. Puedo pensar en las antiguas ferias de feria donde los “columpios” – asientos colgados de cadenas proporcionan la fuerza. La cadena no cuelga hacia abajo y la tensión en la cadena proporciona la fuerza centrípeta.

El mensaje es – debe haber una fuerza central, debe ser suministrada por la rotonda – mire su construcción y considere cómo interactúa con la persona sentada en ella de tal manera que se muevan en círculo.

No hay suficiente información dada para responder esta pregunta. Dijiste que alguien está “dando vueltas en un carrusel”, lo que generalmente implica que esa persona está parada en relación con el disco giratorio del carrusel. Como un cuerpo giratorio está acelerando, sabemos que esta persona está experimentando una fuerza neta. Pero, hay muchas maneras diferentes de construir esta fuerza neta basada en nuestras suposiciones sobre el sistema.

Por ejemplo, si el tiovivo tiene forma de cono y definimos el ángulo de inclinación como [math] \ theta [/ math], aceleración gravitacional local como [math] g [/ math], la distancia más corta desde el persona al eje de rotación como [math] r [/ math], y la velocidad de la persona según un observador fuera del tiovivo como [math] v [/ math]. Está claro que cuando aproximamos a nuestra persona como una masa puntual, solo la fuerza de gravedad y la fuerza normal están actuando sobre nuestra persona si se cumple la siguiente ecuación:

[matemáticas] v = \ sqrt {rg \ tan {\ theta}} [/ matemáticas]

Sin embargo, quizás el tiovivo es un disco plano. Si nuestra persona no se aferra a nada, entonces nos vemos obligados a concluir que la fricción es responsable de mantener a nuestra persona en su lugar. Pero, si nuestra persona se aferra a una barra, necesitaríamos saber la posición de la barra con respecto a la persona. ¿Está la barra en una posición tal que la persona necesitaría ejercer una fuerza de empuje sobre la barra de manera que la fuerza igual y opuesta de la barra sobre la persona mantenga a dicha persona en su lugar, o está en una posición tal que la tensión en ¿El brazo de la persona que sostiene la varilla la mantiene en su lugar?

Supongamos que está parado en el borde, agarrado a un poste, y el carrusel se acelera. Eventualmente estarás colgando del poste para la vida querida con ambas manos. El tirón del poste en sus manos es la fuerza centrípeta que está buscando. Es lo que te mantiene acelerando hacia el centro.

La fuerza que empuja a la persona hacia el centro es la reacción del suelo sobre los pies de la persona y la reacción de la silla sobre la persona, si la persona está sentada.

Verá, si los zapatos son resbaladizos, no habrá reacción al suelo.

Además, si la persona sostiene una barra u otro soporte, la fuerza de reacción también proviene de ellos.

A2A

Lo siento, Sofía, pero pasé demasiado tiempo fuera de la escuela y ni siquiera tenía diagramas corporales gratuitos que recuerdo hace mucho tiempo. Entonces no puedo ayudarte. Estoy seguro de que otros pueden.

Fue un gran problema cincelar todas esas cosas en esas grandes piedras. 🙂

Bueno, pregúntate qué es lo que les impide escapar.

Una vez que notas las barras a las que se aferran los jinetes, entonces puedes descubrir qué les impide escapar: la fuerza centrípeta de su aferramiento a las barras.

Cuando la plataforma comienza a girar, la persona se mueve hacia adelante y su inercia tiende a mantenerla en línea recta. Pero el caballo, conectado a la plataforma, sigue un camino curvo.

Entonces, la fuerza centrípeta es la fuerza de fricción en el asiento del jinete, o la fuerza del caballo en las piernas o manos del jinete, o lo que sea que esté agarrando.

Para las pequeñas rondas de tiovivos del parque de la esquina, sigue siendo fricción y cualquier barra a la que se aferre el ciclista.

Debido a la aceleración centrípeta

Que este video te ayude a entender mejor