Un muñeco porfiado de la frutería.
Si cortas unas naranjas podrás notar que,...
...independientemente de la altura...
...cada parte se detiene...
...con la parte cortada en posición horizontal.
Excepto en una pendiente.
www.ciensacion.org | Los experimentos prácticos de Ciensación están publicados como Recursos Educativos Abiertos bajo la licencia internacional Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Un muñeco porfiado de la frutería.
Si cortas unas naranjas podrás notar que,...
...independientemente de la altura...
...cada parte se detiene...
...con la parte cortada en posición horizontal.
Excepto en una pendiente.
La danza de las frutas
Es muy común ver un trozo de manzana o naranja balanceándose en la mesa. Esta situación de la vida cotidiana nos ofrece una buena oportunidad para introducir o reforzar conceptos importantes de mecánica, como momento angular, centro de gravedad y equilibrio.
Aunque la actividad parezca bastante básica, tanto la física como la matemática involucradas en ella son complejas: se puede lograr un debate interesante en pocos minutos, pero también se puede realizar un riguroso análisis cuantitativo para entretener a un físico durante todo un día.
Aprender cómo encontrar el centro de gravedad, los ejes de rotación y el momento angular en un sistema mecánico.
Analizar la mecánica de los muñecos porfiados/tentetiesos.
Cuchillo
Corta algunas naranjas en dos (no todas por la mitad) y reparte un pedazo a cada grupo.
Coloca el trozo de naranja sobre una superficie horizontal.
1. ¿Por qué el balanceo de la fruta se detiene cuando la parte cortada queda horizontal?
2. ¿Qué sucede si la colocas en una pendiente?
(si es necesario)
¿Alrededor de qué eje rueda la fruta en la superficie?
› Alrededor del centro geométrico de la esfera, es decir de toda la fruta, aunque su centro haya sido cortado.
¿Dónde está el centro de gravedad de cada trozo?
› El de una fruta entera está en el centro geométrico; en cada trozo, debajo de ese centro geométrico.
¿Qué sucede si inclinas la fruta?
› Se levanta el centro de gravedad (ver imagen).
¿Por qué la fruta se inclina hacia un lado en una pendiente?
› Porque esa es la posición con la energía potencial más baja. Si inclinas la fruta más, o menos, el centro de gravedad subirá.
Si cortas la parte superior de una esfera a cualquier altura, el centro de gravedad de la parte que queda es debajo del centro geométrico de la esfera. Por lo tanto, si inclinas la fruta, el centro de gravedad subirá. Igual que en un muñeco porfiado/tentetieso, la fruta se balancea durante un tiempo hasta que se detiene y queda en equilibrio a la energía potencial mínima: con la parte cortada en posición horizontal.
En una superficie no horizontal (con fricción suficiente para evitar que se deslice), el momento angular alrededor del centro de la esfera es contrarrestado por otro momento angular que genera el centro de gravedad alrededor del punto de apoyo (donde la naranja toca la superficie). En estas condiciones, la fruta se equilibra con la cara cortada inclinada, donde el ángulo entre la superficie y la parte cortada depende de la altura del corte y de la pendiente.