Cuestion de Trabajo y Energía

En una atracción de feria del tipo montaña rusa un carro es soltado sin velocidad inicial en A y frenado sólo a su llegada a G. a) ¿En cuál(es) de los puntos B, C, D, E, F es máxima la velocidad? ¿y mínima? b) Un pasajero en B sufre, aparte de su peso, una fuerza ¿dirigida hacia arriba, hacia abajo o nula? c) Si el pasajero se agarra mal, ¿en qué punto corre mayor riesgo de ser lanzado fuera del carro? Comente las respuestas.

a) vE > vB = vD = vF > vC
b) Hacia arriba
c) En los máximos

a) Se debe conservar la energía total del sistema (cinética más potencial), lo que implica que al aumentar la energía cinética disminuye la potencial y viceversa. Así pues, los puntos de mayor velocidad (y por tanto de mayor energía cinética) serán los de menor energía potencial, es decir, los de menor altura:

vE>vB=vD=vF>vC

b) En el punto B el señor estará sometido al peso, vertical y hacia abajo, y a otra fuerza que llamaremos R, que es la que ejerce el asiento sobre el señor. En cuanto a aceleraciones, la aceleración normal tiene la dirección del radio de curvatura y apuntando hacia el centro de curvatura, es decir, hacia arriba. Para que se verifique la segunda ley de Newton y el sumatorio de fuerzas sea igual al producto masa por aceleración esa fuerza R tiene que tener el sentido de la normal, y además ser mayor que el peso. Por tanto esa fuerza está dirigida hacia arriba.

HACIA ARRIBA

c) Correrá más peligro de ser lanzado fuera del carro en el punto F. La fuerza que tiene el sentido del peso es la que tiene que cambiar la dirección de la velocidad luego es en los máximos donde puede no ser suficiente para hacer que el señor siga la curva.

PUNTO F