¿Por qué los juegos mecánicos de un carrusel de columpios giran hacia afuera cuando el centro comienza a girar?

Answer 1

La primera ley de Newton dice que los objetos en movimiento quieren moverse en líneas rectas con velocidad constante. Recuerde que la velocidad tiene 2 partes, la velocidad Y la dirección, y que las fuerzas (o las aceleraciones equivalentes) cambian la velocidad.

Ahora considera mirar hacia abajo en la parte superior del carrusel. Cuando comienza a moverse la cuerda tira del asiento tangente al círculo. Pero ahora la primera ley de Newton dice que querrá seguir volando hacia la tangente del círculo. Entonces, en el siguiente instante, la cuerda tiene que tirar del asiento hacia el centro del círculo. Esto continúa, y cuanto más rápido gira el carrusel, más se necesita la cuerda para tirar hacia el centro para evitar que el asiento salga volando en línea recta. Si el carrusel gira a una velocidad constante, tal vez se pregunte cómo hay una aceleración. Bueno, la fuerza de la cuerda no está actuando para cambiar la VELOCIDAD, está actuando para cambiar la DIRECCIÓN de la velocidad.

El concepto de la 1ª ley de Newton se conoce como inercia, y la fuerza ficticia en la que aparece el asiento se está retirando (aunque en realidad solo se intenta ir en línea recta) se llama fuerza central. La fuerza real que tira hacia el centro es la fuerza central.

Answer 2

Cuando el centro no está girando, tenemos un equilibrio y, a partir de un sencillo diagrama de cuerpo libre del asiento, tenemos [math] T = W [/ math]. Cuando el centro está girando ya no hay un estado de equilibrio previo. En cambio, tenemos el movimiento del asiento, es decir, el movimiento circular con una velocidad constante. En el caso de la velocidad constante el movimiento circular se produce una aceleración centrípeta. Debido al movimiento con tal aceleración se produce la redistribución entre fuerzas. Gracias al principio de D’Alembert, podemos asumir que la nueva fuerza de inercia [math] F_i = ma_n = \ frac {W} {g} \ frac {v ^ 2} {R} [/ math] “actúa” en el Asiente y asuma que el cuerpo está en el nuevo “estado de equilibrio” bajo estas tres fuerzas. Dada la velocidad [math] v [/ math], peso [math] W. [/ Math] Usando ecuaciones de equilibrio [math] T \ sin \ theta = F_i = m \ frac {v ^ 2} {R}, T \ cos \ theta = W [/ math], podemos encontrar: [math] \ theta = \ arctan \ frac {v ^ 2} {gR} [/ math].

Answer 3

Esto es causado por la fuerza centrípeta, vea este artículo de wiki:

Fuerza centrípeta – Wikipedia

Básicamente, cuando un objeto con una cierta velocidad está girando como en su ejemplo o cuando un automóvil toma una curva, una aceleración lateral se asocia al objeto en movimiento.

Esta fuerza de aceleración lateral se puede calcular con esta fórmula básica:

a = v² / r, donde v es la velocidad yr el radio de la curva.

Answer 4

Se balancean hacia afuera debido a su inercia.