Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

LAS MONTAÑAS RUSAS Y LA FÍSICA

No description
by

Yamile Marin Peña

on 23 January 2016

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of LAS MONTAÑAS RUSAS Y LA FÍSICA

FÍSICA EN LAS ALTURAS

Las montañas rusas utilizan sólo un motor en el inicio de su recorrido: para poder llegar hasta la altura indicada para luego comenzar el recorrido.En lo que sigue del recorrido no se utiliza ningún mecanismo mecánico para ayudar a completar la trayectoria. Esto se debe a que el principio del funcionamiento de las montañas rusas se basa en la ley de la conservación de la energía.
LA FÍSICA Y LA DIVERSIÓN
EL SUPERMAN:SIX FLAGS MÉXICO
Las montañas rusas modernas son máquinas de precisión y alta tecnología. La estructura está calculada para aguantar fuerzas tremendas. El sistema electrónico de control, con sus sensores y computadoras, regula el funcionamiento de motores y frenos para garantizar tu seguridad.Diseñar y construir montañas rusas es un trabajo complicado pues se tienen que tomar en cuanta demasiadas situaciones y probabilidades.Para calcular la velocidad máxima, se usa la diferencia de altura entre el punto más alto del recorrido y el más bajo. La energía potencial en el punto más alto tiene que ser igual a la energía cinética en el más bajo.En Superman El último Escape la diferencia de altura es de 65 metros, equivalente a la altura de un edificio de 20 pisos.El tren llegara al punto más alto por medio de una cadena y solo como información, entre más alto estemos más energía tendremos para transformarla en velocidad
¿QUÉ ES UNA MONTAÑA RUSA?
Sus orígenes más antiguos datan precisamente de los rusos, quienes en el siglo XVI acostumbraban entretenerse deslizándose por unos larguísimos toboganes de hielo que, curiosamente, se llamaban "montañas americanas".También algunos de sus orígenes se ubican en Francia, donde se acostumbraba colocar carros de tren en vías con declive en desuso.
No obstante, fue en Estados Unidos donde en el año 1885 se le otorgó la primera patente de esta idea a La Marcus Adna Thompson, aunque cabe señalar que es John Miller a quien se le atribuye la concepción y desarrollo de las montañas rusas actuales, esto en el año 1912.
En ese tiempo, Miller diseñó "el sistema de ruedas de fricción interior, lo que las hizo más seguras y permitió desarrollar recorridos más atrevidos", según señala la fuente arriba mencionada.
En base a ese diseño general, durante el siglo XX se realizaron varias modificaciones que les permitieron ganar velocidad y llegar a ofrecer recorridos de hasta tres kilómetros de largo.

LA FRICCIÓN EN LOS RIELES
Ésta desacelera la velocidad de la montaña rusa, produciendo que la energía total neta no sea totalmente mecánica. Es decir, parte de la energía se pierde en calor por la fricción. De todos modos, la energía total sí permanece constante, dado que si se sumasen la energía potencial y cinética más el calor perdido por fricción, el resultado siempre sería mismo, constante. De este modo, a la hora de diseñar las montañas rusas, los ingenieros siempre tienen que dejar un margen para la pérdida de energía por la fricción.
LAS MOTAÑAS RUSAS Y LA FÍSICA
MONTAÑAS RUSAS ANTES DE LA FÍSICA
Muchos conceptos de la física son utilizados en el diseño de una montaña rusa. En resumen, lo que sube, tiene que bajar. En la época en la que las computadoras y las ecuaciones científicas no existían, los ingenieros construían el recorrido, y si el tren o el "carro" no llegaba hasta el final, ellos simplemente ajustaban la altura de la montaña hasta que esto sucediera. Esta metodología condujo a desarrollar montañas con FUERZAS "G" (fuerzas de gravedad) extraordinariamente elevadas; donde las pequeñas "subidas" colocadas después de caídas largas producían ocasionalmente FUERZAS "G" negativas muy severas que levantaban a los pasajeros de sus asientos. Actualmente, las montañas rusas diseñadas con ayuda de las computadoras todavía producen estos momentos sin gravedad, pero son mucho menos severos y más controlados. Los paseos o recorridos en las montañas antiguas producían gravedades laterales muy severas debido a que las vueltas eran planas y enviaban de golpe a los pasajeros hacia un lado. Actualmente se utilizan computadoras para determinar las fuerzas óptimas para hacer de la montaña rusa una experiencia satisfactoria.

ENERGÍA CINÉTICA
La energía cinética es aquella que está presente en todo movimiento, es la energía del movimiento. Mientras mayor sea la velocidad, mayor será la energía cinética que ese cuerpo posea.
ENERGÍA POTENCIAL
La energía potencial refiere la energía de posicionamiento. Así, la energía potencial gravitatoria, y como bien dice su nombre, refiere a la energía en torno a la posición de un cuerpo en relación a la gravedad.
CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
La energía no se crea ni se destruye, sino que se transforma. Es decir, la cantidad total de energía siempre se mantiene constante.
El cuerpo que se encuentra a 1 metro de altura tiene cierta energía potencial. Cuando se lo suelta, adquiere energía cinética. Entonces, ¿Cual es la energía cinética del cuerpo antes de chocar contra el suelo?La misma que la energía potencial que tenía antes de soltarlo.La energía siempre se mantiene constante. Así, si al cuerpo se lo soltase desde 2 metros, la energía cinética que adquiriría seria el doble que si se lo soltase de 1 metro.
Este fundamento usan las montañas rusas. Una vez que ascienden para luego dejarse caer e iniciar su recorrido, utilizan la conservación de la energía para funcionar. Cuando se encuentra a una cierta altura, tiene energía potencial. Cuando desciende, ésta se transforma en energía cinética, la cual le permite volver ascender para luego descender, así se forma un ciclo de transformación de la energía en potencial y cinética sucesivamente. Esto permite que las montañas rusas puedan funcionar sin ninguna ayudar mecánica externa, sino hacerlo solo con la utilización de las leyes de la física.
FUERZAS CENTRÍPETAS
En una montaña rusa de vueltas completas (loops), los principios generales de la fuerza centrípeta están en operación, porque el carro está cambiando de dirección en todo momento durante la vuelta. La fuerza que hace que el carro gire a lo largo de la vuelta es la fuerza centrípeta. Cuando el carro empieza su recorrido a través de la vuelta, la gravedad y el momento están jalando al carro hacia afuera de la vuelta, mientras que la estructura del recorrido proporciona la "fuerza de asiento" que mueve al carro a través de la vuelta completa. Al ascender, el carro alcanza un punto donde la gravedad ya no lo está jalando fuera de la vuelta y por lo tanto está actuando como parte de la fuerza centrípeta jalándolo hacia el centro. Es a partir de este punto y hasta la cima de la vuelta, donde es muy importante que el carro tenga el suficiente momento para neutralizar las fuerzas que lo jalan hacia el centro. Este es un aspecto único de la fuerza centrípeta en un eje vertical: debe de haber el suficiente momento para neutralizar el aumento de fuerza centrípeta que ocurre en la parte superior de la vuelta.
FUERZAS CENTRÍFUGAS
La fuerza centrífuga no es una fuerza real, sino una fuerza percibida. Solamente puede experimentarse desde el punto de vista de un objeto que gira. Según las leyes de Newton, esta no es una fuerza real y Newton se refiere a ella como una "pseudo-fuerza". Su concepto es útil porque nos ayuda a explicar las sensaciones que siente el pasajero en una montaña rusa. Por ejemplo, al analizar la experiencia de una vuelta completa vertical, es conveniente estudiar las sensaciones del pasajero de forma relativa a la montaña rusa en vez de a la tierra. Para que las leyes de Newton sean aplicables en tal marco de referencia, una fuerza inercial (fuerza centrífuga) de igual magnitud pero en dirección opuesta, debe de ser incluida en las ecuaciones del movimiento. Con un marco de referencia a lo largo de la curva, el carro está en reposo. Para obtener un sistema de fuerzas balanceado, la fuerza centrífuga que actúa hacia afuera debe de ser incluida.
Full transcript