Seguridad

El columpio se utiliza de dos formas distintas:

Un niño está sentado en la tabla, y una persona empuja periódicamente y en fase con su movimiento para incrementar o mantener la amplitud de las oscilaciones del columpio.

Un niño que está montado en un columpio, en posición vertical sobre la tabla, mueve su cuerpo para lograr que la amplitud de la oscilación aumente.

INTRODUCCIÓN

“Elcolumpio es una cuerda fuerte atada en alto por sus dos extremos, para que se siente alguna persona en el seno que forma en el medio, asiéndose con las manos en los dos ramales, y pueda mecerse por impulso propio o ajeno”.

De esta manera ilustra el Diccionario de la Real Academia de la lengua española la definición del columpio. En el presente trabajo intentaremos desarrollar a través delsemestre académico el concepto mecánico que involucra su funcionamiento y comportamiento, además de realizar experimentos en el que podamos aplicar lo concerniente a temas expuestos en el contenido programático de la asignatura de Estática.

Los niños aprenden a poner en movimiento el columpio por sus propios medios, es decir sin que nadie los empuje y sin apoyarse en el suelo con los pies, y agobernar a voluntad la amplitud de las oscilaciones. Sin embargo, la física ha tratado durante mucho tiempo de explicar su funcionamiento y comportamiento mecánico; ya que aunque se trate de un aparato de entretenimiento, podemos considerarlo un dispositivo en el que aplicando varios principios, se convierte en un buen objeto de estudio de experimentos de física, estática y dinámica.

OBJETIVOS* Comprender los principios físicos que involucra el comportamiento del columpio.

* Proponer ejercicios para analizar el comportamiento del columpio bajo condiciones específicas.

* Comprobar que el columpio es un objeto efectivo de estudio para la experimentación física mediante la aplicación de ejercicios avanzados en el que lo consideremos un dispositivo mecánico al que se le puedencalcular fuerzas que actúen sobre él.

MARCO TEÓRICO

El columpio es un péndulo físico cuya longitud vale la distancia del punto de suspensión al centro en masas de la carga que se mece.

Para salir del reposo pueden presentarse 2 casos:

* El más sencillo es que una persona, ajena al sistema, aplique una fuerza que logre mover el columpio y periódicamente y en fase con su movimiento,incrementar o mantener la amplitud de las oscilaciones de éste.
En este caso, consideramos la 1ª Ley de Newton como base de estudio, al saber que el objeto saldrá del estado de reposo por el empujón que ha sido aplicado, y que se mantendrá así hasta que regrese a su posición de equilibrio.

* Figura 1
El segundo caso considera un niño, por ejemplo, que está montado en un columpio, enposición vertical sobre la tabla, mueve su cuerpo para lograr que la amplitud de la oscilación aumente. Supongamos que, para la figura 1, el niño está sentado (R); primero echa el torso hacia adelante y recoge las piernas (A) y luego echa el torso hacia atrás y estira las piernas (B).Con esto el columpio se pone a oscilar.
Para este caso debemos considerar los temas de Ley de Conservación delMomento Angular, el modelo del Péndulo doble y si agregamos variar a voluntad la amplitud de las oscilaciones una vez comenzadas, hay que considerar además la Excitación Paramétrica.

RESUMEN DE CONCEPTOS BÁSICOS:

* LEY DE LA INERCIA:
“Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser en tanto que sea obligado por fuerzas impresas a cambiar su estado”.La primera ley especifica que todo cuerpo continúa en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, a menos que actúe sobre él una fuerza que le obligue a cambiar dicho estado.
Este principio establece que la materia es inerte, en tanto que por sí misma no puede modificar su estado de reposo o movimiento. Así, pues, constituye una definición de la fuerza como causa de las variaciones...