Nm. 2 (7 11 octubre 2002)

La persona de la figura ha instalado en su barca un ventilador (muy potente, que funciona alimentado mediante un panel solar), tal como se ilustra en la figura. De este modo pretende que la barca se mueva al dirigir todo el chorro de aire hacia su vela. Supn que la friccin entre la barca y el agua es despreciable (o que el ventilador es realmente muy potente).

Crees que se mover la barca? Por qu?

[Ten claras todas las suposiciones que hagas en tu(s) razonamiento(s)].

AVISO: El objeto de Simple+mente fsica no va ms all del placer que proporciona

plantearse y resolver sencillas cuestiones razonando (y experimentando) de acuerdo con principios bsicos de la fsica. No hay ningn tipo de compensacin, excepto la satisfaccin ersonal y no van dirigidas a ningn grupo de personas en particular (es decir, estn biertas a todo el mundo).

El primer da hbil de cada semana se presentar una nueva cuestin y la respuesta a la uestin de la semana anterior.

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Rafael Garcia Molina Departamento de Fsica, Universidad de Murcia (rgm@um.es) pa

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RESPUESTA Nm. 2 (7 11 octubre 2002)

La persona de la figura ha instalado en su barca un ventilador (muy potente, que funciona alimentado mediante un panel solar), tal como se ilustra en la figura. De este modo pretende que la barca se mueva al dirigir todo el chorro de aire hacia su vela. Supn que la friccin entre la barca y el agua es despreciable (o que el ventilador es realmente muy potente).

Crees que se mover la barca? Por qu?

[Ten claras todas las suposiciones que hagas en tu(s) razonamiento(s)].

Resp.: Para facilitar el razonamiento, consideraremos lo que sucede

cuando el ventilador lanza slo una partcula de aire contra la vela de la barca. Supondremos dos situaciones posibles para el choque de esta partcula contra la vela: (i) el choque es inelstico y la partcula se queda apegada a la vela, y (ii) el choque es elstico y la partcula rebota hacia atrs tras chocar contra la vela.

Antes de que tenga lugar el choque del aire contra la vela, mientras la partcula de aire viaja con momento lineal pr+ , la barca retrocede con momento lineal pr (debido a la conservacin del momento lineal). Despus de este retroceso momentneo, veamos qu sucede segn sea el tipo de choque.

(i) Choque inelstico aire-vela. En este caso, el momento lineal de la partcula de aire se transfiere ntegramente a la vela, que est unida a la barca. As, el momento lineal total de la barca es la suma del que adquiri hacia atrs cuando el ventilador lanza el aire, ms el que adquiere hacia delante cuando choca el aire contra la vela: 0=+ pp rr . Por lo tanto, al llegar el aire a la vela, la barca permanecer en reposo.

(ii) Choque elstico aire-vela. Ahora, el momento lineal transferido por la partcula cuando choca y rebota contra la vela es pr2+ . El momento lineal total de la barca ser la suma del que adquiri hacia atrs al salir el aire del ventilador, ms el que adquiere hacia delante cuando choca el aire contra la vela: ppp rrr =+ 2 . En este caso, cuando llegue el aire a la vela la barca se mover hacia la derecha con momento lineal pr .