No se puede hablar de una catapulta de torsión sin definir la torsión. Se trata, intuitivamente, de la fuerza ejercida sobre un material retorciendo uno de sus extremos respecto del otro fijo, o retorciendo ambos en sentidos opuestos. Al dejar de aplicar la fuerza, el material puede cambiar de forma definitivamente (y entonces hablamos de material plástico) o bien volver a su estado inicial (material elástico). Esa capacidad de recuperar la forma la interpretamos como energía acumulada en la estructura del material, energía que le hemos proporcionado a través de la torsión y que éste libera en forma de movimiento. Ese tipo particular de energía recibe el nombre de energía potencial elástica, y cuanto más retorcido está el material (más "camino" tiene que hacer para volver a su estado inicial), más energía "contiene".
En este sentido, todas las "potencialidades" de los objetos físicos pueden expresarse en términos de tal o cual energía. Por ejemplo, un cuerpo en movimiento puede estrellarse contra una pared y romperla; decimos que contiene energía cinética. Un cuerpo situado a cierta altura sobre el suelo puede ponerse en movimiento y caer: decimos que contiene energía potencial gravitatoria (ésta, al igual que la elástica, es "potencial", esto es, existe aunque el cuerpo esté en reposo y sólo se hace explícita bajo ciertas circunstancias).
Otro tipo de fenómeno elástico que interesa para nuestro caso es la tensión, la fuerza ejercida sobre un cuerpo en sentidos opuestos por sus extremos y sin retorcimiento. Al igual que la torsión, esta energía se puede acumular en forma de energía potencial elástica o bien provocar una deformación definitiva. De hecho, antes hemos mencionado los cuerpos elásticos y plásticos: siendo estrictos, ningún cuerpo es elástico bajo cualquier circunstancia: su elasticidad depende, por ejemplo, de la temperatura, la humedad, o lo que es más importante: de la magnitud de fuerza que le estemos imprimiendo. Todos los materiales cuentan con lo que llamamos límite elástico, un punto más allá del cual el cuerpo pierde su elasticidad y queda deformado permanentemente (todos lo hemos observado, por ejemplo, con gomas elásticas: si las sometemos a demasiada fuerza no recuperan su forma; si seguimos aumentando la fuerza, llegan a romperse).
Resumiendo, veamos cómo se concretan todas estas energías y cómo se transforman cuando accionamos nuestra catapulta. Para empezar debemos almacenar energía elástica, poco a poco, tensando y retorciendo las sogas de torsión. Una vez es activado el mecanismo de disparo, la energía potencial elástica se transforma en energía cinética, imprimiendo al proyectil cierta velocidad de salida. Conforme la bala asciende hasta una altura máxima, parte de su energía cinética se convierte en energía potencial gravitatoria. Al final de su vuelo, el proyectil vuelve a tener toda la energía en forma de movimiento. Para concluir, la energía cinética de la bala se transfiere al blanco (una muralla, por ejemplo) para deformarlo o romperlo.
Para más información sobre deformaciones y energía, recomendamos encarecidamente la Física de Paul A. Tipler, que puede encontrarse en Editorial Reverté; se trata de un libro muy amplio y de gran aliento pedagógico. Por otra parte, tenemos la omnipresente Wikipedia: torsión, tensión, energía.
En este sentido, todas las "potencialidades" de los objetos físicos pueden expresarse en términos de tal o cual energía. Por ejemplo, un cuerpo en movimiento puede estrellarse contra una pared y romperla; decimos que contiene energía cinética. Un cuerpo situado a cierta altura sobre el suelo puede ponerse en movimiento y caer: decimos que contiene energía potencial gravitatoria (ésta, al igual que la elástica, es "potencial", esto es, existe aunque el cuerpo esté en reposo y sólo se hace explícita bajo ciertas circunstancias).
Otro tipo de fenómeno elástico que interesa para nuestro caso es la tensión, la fuerza ejercida sobre un cuerpo en sentidos opuestos por sus extremos y sin retorcimiento. Al igual que la torsión, esta energía se puede acumular en forma de energía potencial elástica o bien provocar una deformación definitiva. De hecho, antes hemos mencionado los cuerpos elásticos y plásticos: siendo estrictos, ningún cuerpo es elástico bajo cualquier circunstancia: su elasticidad depende, por ejemplo, de la temperatura, la humedad, o lo que es más importante: de la magnitud de fuerza que le estemos imprimiendo. Todos los materiales cuentan con lo que llamamos límite elástico, un punto más allá del cual el cuerpo pierde su elasticidad y queda deformado permanentemente (todos lo hemos observado, por ejemplo, con gomas elásticas: si las sometemos a demasiada fuerza no recuperan su forma; si seguimos aumentando la fuerza, llegan a romperse).
Resumiendo, veamos cómo se concretan todas estas energías y cómo se transforman cuando accionamos nuestra catapulta. Para empezar debemos almacenar energía elástica, poco a poco, tensando y retorciendo las sogas de torsión. Una vez es activado el mecanismo de disparo, la energía potencial elástica se transforma en energía cinética, imprimiendo al proyectil cierta velocidad de salida. Conforme la bala asciende hasta una altura máxima, parte de su energía cinética se convierte en energía potencial gravitatoria. Al final de su vuelo, el proyectil vuelve a tener toda la energía en forma de movimiento. Para concluir, la energía cinética de la bala se transfiere al blanco (una muralla, por ejemplo) para deformarlo o romperlo.
Para más información sobre deformaciones y energía, recomendamos encarecidamente la Física de Paul A. Tipler, que puede encontrarse en Editorial Reverté; se trata de un libro muy amplio y de gran aliento pedagógico. Por otra parte, tenemos la omnipresente Wikipedia: torsión, tensión, energía.
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1 comentario:
Me hubiera gusta que hubieran puesto ejemplos de cálculos físicos
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