Por qué las cosas más grandes no siempre caen más rápido

Si hay uno algo que debes aprender de la física es que las cosas grandes no son como las cosas pequeñas. No solo quiero decir que las cosas grandes son más grandes o incluso que las cosas grandes son más masivas. (Eso es demasiado obvio.) Quiero decir, cuando son grandes. las cosas caen, lo hacen diferente a las cosas pequeñas.

En física, nos gusta comenzar con el caso más simple posible. Entonces, comencemos con una simple bola que cae de la siguiente manera:

Se trata simplemente de una pelota sobre la que actúa una única fuerza: la fuerza gravitatoria debida a la interacción de la pelota con la Tierra. La magnitud de esta fuerza es el producto de la masa de la pelota (m) y el campo gravitatorio local (g) La segunda ley de Newton dice que la fuerza total (la llamamos fuerza neta) es igual al producto de la masa del objeto y su aceleracion la unica fuerza y ​​ella también dependiendo de la masa, la pelota caerá y acelerará con una magnitud de g (9,8 m/s²).

Ahora hagámoslo un poco más complicado. Tomaré la misma pelota y le agregaré un palo con una masa muy baja, de 1 metro de largo. Un extremo de esta varilla estará unido al suelo, pero puede girar. La bola se colocará en el otro extremo de forma que el combo bola-palo quede casi vertical. (Si exactamente verticalmente, nunca se caerá, por lo que este se inclinará un poco).

Si quieres ver todos los detalles físicos que usé para hacer esta animación, no te preocupes, tengo tu cobertura:

Agregar el palo hace las cosas un poco más complicadas porque agrega fuerza adicional a la pelota. Aunque es bastante fácil calcular la fuerza gravitatoria que actúa sobre una bola que cae, la fuerza de la barra no es tan fácil. Cuando la barra interactúa con la bola, puede empujarla desde el punto de rotación en el suelo o puede tirar de ella hacia el punto de apoyo.

De hecho, el valor de este "stick power" (se me acaba de ocurrir este nombre) depende tanto de la posición como de la velocidad de la pelota. Esto es lo que llamamos la "fuerza de coerción". Empuja o tira con el valor que sea necesario para mantener esa bola a la misma distancia del punto de rotación.

Dado que esta es una fuerza de limitación, no existe una ecuación simple para ella, por lo que no calcularemos explícitamente esta fuerza de la barra. En cambio, modelaré el movimiento de la pelota usando coordenadas polares. Esto introduce una física más compleja en el juego, pero funciona bien. (Puedes ver la explicación en el video de arriba).