← Volver al blogARTÍCULO FOCUS Física 1

El papel de la física en los deportes

En gestos deportivos conviene elegir el sistema y reconocer fuerzas, impulsos, energía y momentos antes de aplicar fórmulas.

· 5 min de lectura

FOCUS Centro de EstudiosFísica 1
Juan Aude, profesor de FOCUS
Juan AudeProfesor y fundador de FOCUS
01 / ENTENDÉ EL TEMA

Leé, resolvé y comprobá tus ideas a medida que avanzás.

Un salto, un lanzamiento y un giro se estudian con modelos distintos. El impulso permite describir un golpe breve; la energía ayuda a seguir alturas y velocidades; el momento angular es útil en giros alrededor de un eje. Elegí primero qué cuerpo y qué intervalo querés analizar.

Girar con los brazos

Cuando una persona ya está girando y el torque externo respecto del eje vertical es pequeño, el momento angular se conserva aproximadamente. Al juntar los brazos, distribuye su masa más cerca del eje, disminuye el momento de inercia y aumenta la rapidez angular.

CHEQUEA CUANTO ENTENDISTE

Una patinadora junta los brazos durante un giro y gira más rápido. ¿Apareció momento angular de la nada? ¿Qué cambió en el cuerpo?

listo, quiero comparar mi respuesta
Nuestra respuesta

El momento angular respecto del eje se conserva aproximadamente si el torque externo es pequeño. Disminuyó el momento de inercia y aumentó la rapidez angular.

CLASE GRATUITA · JUAN AUDE

Mirá la clase de momento angular con Juan

Juan desarrolla momento angular en esta clase gratuita. Detenela para comparar cada idea con la explicación que acabás de leer.

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Modelo y límites

Durante el impulso inicial del pie contra el piso sí hay torque externo; la conservación no se aplica al mismo sistema del mismo modo que durante el giro libre. El modelo también tiene límites cuando interviene el roce o cambia el punto de apoyo. El ejercicio guiado parte de un giro deportivo idealizado.

L=IωLi≃Lf(τext≃0)\begin{gathered}L=I\omega\\[0.5em]L_i\simeq L_f\quad(\tau_{\rm ext}\simeq0)\end{gathered}
CHEQUEA CUANTO ENTENDISTE

Un deportista despega del piso para iniciar un giro y luego recoge los brazos en el aire. ¿En qué etapa el piso puede cambiar su momento angular y en cuál usarías conservación aproximada?

listo, quiero comparar mi respuesta
Nuestra respuesta

Durante el impulso de despegue, la interacción con el piso puede aportar torque externo. Durante la fase aérea, si el torque externo es pequeño, el momento angular del deportista se conserva aproximadamente mientras cambia su distribución de masa.

02 / SEGUÍ ESTUDIANDO CON JUAN

Clases y práctica de Momento angular

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03 / RESOLVÉ PASO A PASO

Ahora probá un ejercicio de Momento angular

El ejercicio gratuito usa una situación deportiva de giro para separar el impulso inicial de la fase con conservación aproximada.

EJERCICIO GRATUITO

Una patinadora recoge los brazos

Una patinadora gira con momento de inercia Ii=4,0 kg m2I_i=4{,}0\,\mathrm{kg\,m^2} y rapidez angular ωi=2,0 rad/s\omega_i=2{,}0\,\mathrm{rad/s}. Durante el giro recoge los brazos y su momento de inercia pasa a If=2,0 kg m2I_f=2{,}0\,\mathrm{kg\,m^2}. Despreciá el torque externo respecto del eje vertical durante ese intervalo.

Hallá la rapidez angular final y compará la energía cinética de rotación antes y después. ¿De dónde sale la diferencia?

Intentá resolverlo antes de abrir los pasos.

Razonalo paso a paso.

1. Elegí sistema e intervalo

Considerá a la patinadora durante el intervalo en que recoge los brazos; el torque externo es despreciable.

Li=LfL_i=L_f
2. Conservá el momento angular

El momento de inercia se reduce a la mitad y la rapidez angular debe crecer para conservar L.

Iiωi=Ifωf;ωf=4(2)2=4 rad/sI_i\omega_i=I_f\omega_f;\quad\omega_f=\frac{4(2)}{2}=4\,\mathrm{rad/s}
3. Compará energías

La energía cinética de rotación no está obligada a conservarse mientras cambia la postura.

Ki=12(4)(2)2=8 J;Kf=12(2)(4)2=16 JK_i=\tfrac12(4)(2)^2=8\,\mathrm J;\quad K_f=\tfrac12(2)(4)^2=16\,\mathrm J
4. Interpretá

La patinadora realiza trabajo muscular para recoger los brazos; por eso puede aumentar la energía cinética sin que aumente el momento angular externo.

ΔK=+8 J\Delta K=+8\,\mathrm J
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