Preguntas sobre la tarea de física: ¿Cuándo se acelera el swing de un conjunto de columpios: cuando está más alejado del suelo, más cerca del suelo, o ambos? ¿Por qué?

Suponga que el columpio es un péndulo perfecto sin fricción y que no está “bombeando” activamente para ganar más altura. Entonces el sistema tiene energía constante. También suponga que estamos balanceando un semicírculo completo, por lo que cuando se detiene en la parte superior está mirando hacia abajo o hacia arriba. Entonces su altura, h, es la misma que el radio del arco del columpio, r.

Deje que la masa del objeto oscilante sea m, entonces la energía potencial gravitacional en la parte superior del columpio es mgh. Dado que la energía se conserva, cuando el columpio alcanza su punto más bajo, tendrá la misma cantidad de energía cinética que la energía potencial en la parte superior del columpio. Así, la ecuación que relaciona la energía cinética con la velocidad es

mgh = (mv ^ 2) / 2

O:

v ^ 2 = 2gh

La ecuación que relaciona la aceleración centripital con la velocidad orbital es

a = v ^ 2 / r

Donde r es el radio del círculo. Como r = h, tenemos

a = v ^ 2 / h

Y sustituyendo por v ^ 2,

a = 2gh / h = 2g

Entonces su aceleración neta en la parte inferior del swing es el doble que en la parte superior. Más aceleración en la parte inferior.

Hurra.

En realidad, una pregunta difícil. La aceleración casi nunca es igual a cero. Uno está tentado a decir que la aceleración es cero cuando el swing es el más cercano al suelo, porque g no causa ninguna rotación en ese punto. Pero si las oscilaciones giran al menos un poco, entonces hay una fuerza / aceleración centrífuga y las oscilaciones todavía están técnicamente acelerando. Por lo tanto, es bastante difícil encontrar un momento en el que los cambios no se aceleren. Excepto en un caso especial, cuando las oscilaciones giran a velocidades bastante grandes y en la parte superior de la trayectoria, la velocidad v es exactamente tal que el tirón gravitacional hacia abajo solo equilibra la aceleración centrífuga externa v ^ 2 / R = gy luego para eso momento instantáneo los columpios están en caída libre.

La oscilación está acelerando o desacelerando en todo momento (aceleración negativa), excepto en el pequeño momento en que cambia de dirección, cuando por un instante, se podría decir que es estacionaria.

Yo diría que acelera en la parte superior del columpio.

En ese punto no debería haber movimiento por un leve segundo, y luego la gravedad lo empuja hacia abajo nuevamente. En todos los demás puntos, está oscilando a una velocidad constante (suponiendo que ignoremos la fricción)

No negaré que podría estar completamente equivocado, no dudes en corregirme en los comentarios, pero este es mi primer instinto después de leer.

La aceleración es más alta cuando comienza a descender, 0 cuando es más baja.

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