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Ciencia con Humor: Bucle de la muerte



PASEN Y VEAN!! PASEN Y VEAN!! HICE UN NUEVO POST!!





Recordando tiempos alejados de la época de los NFU, post interesantes y nada de red social, ni MI, ni karma, les traigo un pequeño aporte a esta Inteligencia Colectiva que me hizo elegir Taringa! como una de mis páginas favoritas. Y aunque nunca ninguno de mis post fue TOP, no me averguenzo de ellos jaja


Seee see see, VENGA EL POST!




Muchos recordarán el capítulo de los Simpsons en el que Homero se obseciona con ser payaso



e intenta atravesar un Bucle en una pequeña bicicleta como esta:



No esta clase de bucle:




Sino, este bucle:




Y logra hacerlo, aunque luego de varios intentos fallidos.





Esta clásica escena ha sido reproducida por infinidad de seres iluminados que desean adentrarse en la aventura



Pero que hay de la ciencia detrás de esto??




Casi todos conocemos este vertiginoso truco que presentan a veces en los circos, en el cual un ciclista entra en un rizo, de abajo arriba, y describe una circunferencia completa, a pesar de que la parte superior de esta circunferencia la recorre con la cabeza hacia abajo.

El ciclista desciende por un plano inclinado, sube rápidamente por la pista circular, pasa la parte superior de esta pista con la cabeza para abajo y después de recorrer una circunferencia completa llega felizmente a tierra. (A veces... )

El público suele creer que este truco es la cumbre del arte acrobático. Algunos espectadores se preocupan y preguntan: ¿qué fuerza misteriosa sostiene a este intrépido ciclista cabeza abajo? Otros, más incrédulos, sospechan que se trata de un engaño.

Pero en esto no hay nada sobrenatural o místico.



Este truco se explica totalmente por las leyes de la Mecánica. Estamos hablando del movimiento circular.



En cinemática, el movimiento circular (también llamado movimiento circunferencial) es el que se basa en un eje de giro y radio constante, por lo cual la trayectoria es una circunferencia.




"Mefisto", el célebre inventor y ejecutor de este truco, antes de lanzarse él mismo a "rizar el rizo", probaba la solidez de la pista echando a rodar por ella una bola cuyo peso era igual al del artista con la bicicleta. Si la bola hacía el recorrido sin contratiempos, "Mefisto" se arriesgaba a ejecutar el truco.

El "rizo de la muerte" es invención simultánea de dos artistas de circo. "Diablo" (Johnson) y "Mefisto" (Nuassetti). Se dio a conocer en el año 1902.


Para poder pasar felizmente la parte peligrosa del rizo, es decir, la parte superior, el ciclista debe llevar una velocidad suficientemente grande.



Esta velocidad viene determinada por la altura desde la cual empieza a descender el artista. La velocidad mínima tolerable depende del radio del rizo. De aquí se deduce que para que el truco salga bien hay que calcular exactamente la altura desde la cual se lanza el ciclista, de lo contrario puede ocurrir una catástrofe.



Dos o tres fórmulas son suficientes para determinar exactamente las condiciones necesarias para que se realice con éxito un truco tan sorprendente como el de recorrer el "rizo de la muerte".


CONSIDEREMOS LA SIGUIENTE FIGURA
:


Designemos con letras aquellas magnitudes que intervienen en dicho cálculo:
llamemos h a la altura desde la cual se lanza el ciclista; designemos por x la parte de la altura h que sobrepasa del punto más alto del "rizo";




Según la Figura x = h - AB;

r representará al radio de la circunferencia del rizo;

m designará la masa total del ciclista y la bicicleta;

el peso conjunto estará expresado por mg, siendo g la aceleración de la gravedad, que como sabemos es igual a 9,8 m por segundo cada segundo;

la letra v será la velocidad del ciclista en el momento de llegar al punto más alto de la circunferencia.


En primer lugar, sabemos por la Mecánica que la velocidad que adquiere el ciclista en el momento que, descendiendo por el plano inclinado, llega al punto C (que se encuentra al nivel de B, como puede verse en la parte inferior de la Figura ) es igual a la que tendrá en la parte superior del rizo, es decir, en el punto B.

Despreciamos la energía de rotación de las llantas de las ruedas de la bicicleta; este factor influye muy poco en el resultado del cálculo.


La primera de estas velocidades viene expresada por la fórmula.

√2gx

o
v2 (al cuadrado)= 2gx

Por consiguiente, la velocidad del ciclista en el punto B será igual a √2gx, es decir, v2 = 2gx

Pero para que el ciclista no se caiga al llegar al punto más alto de la curva hace falta que la aceleración centrípeta que produzca sea mayor que la aceleración de la gravedad.

La aceleración centrípeta (también llamada aceleración normal) es una magnitud relacionada con el cambio de dirección de la velocidad de una partícula en movimiento cuando recorre una trayectoria curvilínea. Dada una trayectoria curvilínea la aceleración centrípeta va dirigida hacia el centro de curvatura de la trayectoria.

Cuando una partícula se mueve en una trayectoria curvilínea, aunque se mueva con rapidez constante (por ejemplo el MCU), su velocidad cambia de dirección, ya que esta es un vector tangente a la trayectoria, y en las curvas dicha tangente no es constante.

La aceleración centrípeta, a diferencia de la aceleración centrífuga, está provocada por una fuerza real requerida para que cualquier observador inercial pudiera dar cuenta de como se curva la trayectoria de una partícula que no realiza un movimiento rectilíneo.


Es decir, hace falta que

v2/r > g ó v2>gr.

Pero como ya sabemos que v2 = 2gx,

tendremos que 2gx > gr, o x > r/2.

De esta forma ya sabemos que para que este truco se pueda ejecutar con éxito hay que construir el "rizo" de tal forma que el vértice de la parte inclinada de la pista esté 1/2 radio más alto que el punto superior de la circunferencia.



La inclinación de la pista no desempeña ningún papel, lo que importa es que el punto desde el cual comienza a descender el ciclista se encuentre como mínimo 1/4 de diámetro más alto que la cumbre del rizo.

En este cálculo no hemos tenido en cuenta el rozamiento de la bicicleta y hemos considerado que la velocidad en el punto C es igual a la velocidad en el punto B.

Por esto no es conveniente alargar demasiado la bajada, haciéndola más suave. Cuando el descenso es suave, el rozamiento hace que la velocidad del ciclista al llegar al punto B sea menor que la que tenía en C.

Si, por ejemplo, el rizo tiene 16 m de diámetro, el artista debe lanzarse desde una altura de 20 m por lo menos. Si esta condición no se cumple, no hay arte que le ayude a "rizar el rizo"; antes de llegar al punto más alto se caerá.

Entonces habría podido Homero lograr la hazaña de atravesar el rizo con éxito en la realidad?





Cuando realiza este truco, la bicicleta va sin cadena.

El ciclista confía su máquina a la acción de la gravedad, puesto que ni puede ni debe acelerar ni frenar su movimiento.

Todo su arte consiste en mantenerse en el centro de la pista de madera. La menor desviación representa un peligro inminente de salir despedido hacia un lado.


El truco de la bicicleta no es peligroso de por sí cuando el aparato está bien calculado y su construcción es sólida.

El peligro está en el propio artista. Si le tiembla una mano, se pone nervioso, pierde el control sobre sí mismo o se marea inesperadamente, todo puede esperarse


La velocidad de la carrera por el interior de la circunferencia es muy grande. Suponiendo que el diámetro de ésta sea igual a 16 m, el ciclista dará la vuelta en 3 segundos.

Esto representa una velocidad de... ¡60 km por hora! A esta velocidad no es fácil guiar una bicicleta.

Pero esto es precisamente lo que no hace falta. Hay que ser decidido y confiarse a las leyes de la Mecánica.





Todo tiene su ciencia y debemos considerar los riesgos que implica cualquier error de cálculo.

Y por esa misma razón no hay que intentar cosas como esta:



O como esta:


como esta:



Ni tampoco como esta:



Y un sin fin de acrobacias que se nos pueden llegar a ocurrir poner en práctica.

Mejor quedate en casa y dejá estas destrezas para los expertos. Dormite una siesta, miralo por internet o televisión o divertite un rato con tus amigos..

(Pero no así)




SIGAMOS APORTANDO INTELIGENCIA COLECTIVA A TARINGA!



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