La física detrás de la captura de huevos: una aplicación de impulso y dinámica

Pregunta: Usted y un amigo participan en un concurso de fabricación de huevos. El objetivo de este concurso es arrojar un huevo a la mayor distancia sin que se rompa o se abra. Describe tu estrategia para atrapar huevos que han sido arrojados a largas distancias sin romperlos físicamente. Use términos como ímpetu y momento.

La respuesta del estudiante fue:

Cuando intenta atrapar un huevo con la mayor distancia, hay varias cosas que debe tener en cuenta. Cosas como el peso del huevo, la distancia de lanzamiento y la forma de atrapar el huevo pueden alterar en gran medida los resultados.

Primero, arrojando algo tan pequeño como un huevo, debe tenerse en cuenta que cuanto mayor es la distancia, mayor es la fuerza de lanzamiento del huevo. el huevo es grande Con más fuerza ejercida sobre el huevo, más impulso será importante. Esto es especialmente importante cuando atrapa el huevo, porque atraparlo de la manera incorrecta puede hacer que se rompa.

La captura del huevo puede ser particularmente difícil porque el huevo es muy frágil y frágil. Para reducir el impulso, debe agarrar el huevo a los lados para que no salpique su mano. El pulso del huevo, que es la fuerza promedio durante un período de tiempo, debe reducirse para garantizar un aterrizaje seguro del huevo. Al atrapar el huevo por los lados, reduces su velocidad e impulso para que el huevo caiga más tarde en la palma de tu mano.

La respuesta del tutor fue: para ganar la competencia, tenemos que lanzar el huevo lo más alto posible. Entonces, cuando se caiga, también tendrá una gran velocidad. La masa del huevo está arreglada. Entonces, si necesitamos ganar esta competencia, debemos estar preparados para enfrentar un impulso significativo que recibiremos cuando lo haga. Digamos que nos tomamos un tiempo "t" para atrapar este huevo. Entonces, la fuerza al atrapar el huevo será "F" dada por:

F * t = m (vf-vi)

Entonces F = m (vf-vi) / t

Y ya hemos visto que la masa m es fija.

También Vf = 0 porque el huevo descansa finalmente después de la captura.

Vi es la velocidad que estaba justo antes de atrapar el huevo y ya hemos visto que será muy alto si queremos ganar la competencia.

Ahora, para disminuir la fuerza, lo único que podemos hacer es mantener el tiempo de contacto con las manos "t" lo más alto posible.

Si lo hacemos, podremos reducir la fuerza F a un límite para que el huevo, aunque sea muy frágil, no se rompa.

Para aumentar el tiempo de contacto, tenemos que atrapar el huevo en acción. Tenemos que mover las manos hacia abajo para que la velocidad relativa entre la mano y el huevo disminuya. Esto realmente aumentará el tiempo "t" y por lo tanto la fuerza F se reducirá.