Question

una niña de 36kg se mece en el asiento de un columpio sujeto con cadenas de 20m de largo. si se le suelta desde una posicion 8m abajo que la parte mas alta del columpio, .cual es su velocidad lineal cuando ella pasa por el punto mas bajo? que fuerza ejerce ella sobre el columpio en este punto? esta fuerza es centripeta o centrifuga?

Answer 1

Si está a 8 metros debajo de la parte más alta se encuentra a 12 m de la parte más baja. 

Siendo un sistema conservativo, la energía potencial en la parte a 12 m es igual a la energía cinética abajo

m.g.h = 1/2.m.v²; de modo que v = √(2.g.h)

v = √(2 . 9,80 m/s² . 12 m) = 15,3 m/s

Las fuerzas sobre la niña en la parte más baja son:

T = tensión de las cadenas, hacia arriba.
m.g = peso de la niña, hacia abajo.

Estas 2 fuerzas suministran la fuerza centrípeta sobe niña, que será hacia arriba.

T - m.g = Vc = m.v²/R, siendo R = 20 m, la distancia al centro de rotación.

T = m.g + m.v²/R; reemplazamos v²

T = m.g + m.2.g.h/R = 36 kg . 9,80 m/s² + 2 . 36 kg . 9,80 m/s² . 8 m / 20m

T = 635 N (hacia arriba)

Esta fuerza es la que ejercen las cadenas sobre la niña. Por lo tanto la niña ejerce sobre las cadenas una fuerza de 635 N, hacia abajo.

La fuerza centrípeta sobre la niña es Fc = 2 . 36 kg . 9,80 m/s² / 20 m

Fc = 282,24 N, hacia arriba

La fuerza centrífuga es una fuerza ficticia. No existe. Es un error considerarla como opuesta a la fuerza centrípeta.

Saludos Herminio