EL SWING (II) EL LATIGO

Todos hemos visto cómo la punta de un látigo chasquea, emite un fuerte sonido, que se debe a que la punta supera la barrera del sonido, es decir, aproximadamente 340 m/s, unos 1200 Km./h.

Para explicar cómo se alcanzan esas velocidades, debemos de ir las leyes de la física.

Las leyes de conservación postuladas como Principios, son necesarias para analizar las interacciones entre cuerpos en un sistema aislado (sin fuerzas exteriores)

1. El Principio de conservación de la energía. Todos hemos oido hablar de que la energía no se destruye sino que se transforma. Tenemos tipos de energía la cinética, propia de un cuerpo en movimiento, la potencial por estar un cuerpo a una determinada altura en un campo gravitatorio, calorífica, etc. Así, la potencial se puede convertir en cinética al dejar caer el cuerpo, y ésta en calorífica al rozar contra algo, por ejemplo un freno.
2. El Principio de conservación de la cantidad de movimiento. La cantidad de movimiento total de todo sistema cerrado (o sea, que no es afectado por fuerzas exteriores, y cuyas fuerzas internas no son disipadoras, es decir que produzcan calor por rozamiento interno) no puede ser cambiada y permanece constante en el tiempo. Se define P = m . v , masa por velocidad. Este concepto se usa para explicar choques (ideales) entre dos cuerpos. Imagina la cantidad de movimiento que tiene un camión a 100 Km/h. Se define el impulso recibido por un cuerpo como la variación de la cantidad de movimiento durante un período de tiempo dado. Si se desea acelerar un objeto, es necesario aplicarle una fuerza. Para cambiar la cantidad de movimiento o momento de un objeto es necesario aplicarle un impulso. En cualquier caso, la fuerza o el impulso se deben ejercer sobre el objeto por medio de algo externo a él. Las fuerzas internas no cuentan.
3. El Principio de conservación del momento angular . Es el ejemplo típico del patinador, un cuerpo que gira alrededor de un eje, que reduciendo el radio de giro el cuerpo se acelera y aumentando se decelera.

  

Pues bien, Cuando el domador agita un látigo, le está transmitiendo gran cantidad de energía al mango. Esa energía que le transmite desde el brazo, una parte se utiliza para mover el látigo y otra pequeña parte se libera en forma de calor. Esa energía que mueve el látigo se manifiesta en forma de energía cinética. E = 1/2 . m . v2.

La energía que se le ha aplicado al látigo debe de permanecer en ella (excepto al poca cantidad que se pierde en forma de calor) por lo que es constante. Es la misma energía que le hemos aplicado al principio. Pero al transmitirse esta energía a lo largo de látigo, como el látigo es más gruseo al principio que al final, la masa del látigo disminuye. Si la masa disminuye, para que la energía siga siendo la misma, la velocidad de los puntos intermedios del látigo tiene que aumentar. Esta energía se va transmitiendo en forma de onda llegando a la punta a gran velocidad.

La analogía con el swing de golf está clara. El mango del látigo es el cuerpo del golfista, que se mueve a una velocidad baja pero con una gran masa.

Cuando está girando el cuerpo, va transmitiendo energía al brazo, menor masa y por tanto mayor velocidad, y cuando la transmite al palo de golf, mucha menor masa y mucha más velocidad. Es importante no hacer fuerzas internas que puedan bloquear esa transmisión de energía, como es en las muñecas, el punto más importante.

Si después de mover el mango del látigo ya no se le aplican más fuerzas, ya le hemos dado un impulso, moviéndose una parte del látigo de masa m a una velocidad v. Si la masa que se mueve es cada vez más pequeña (hacia la punta), como ya no hay fuerzas externas, la velocidad debe ser mayor para que se cumpla el principio de conservación de la cantidad de movimiento.