Actividad 1 — Leo el problema y realizo las actividades
Enunciado (lectura): el entrenamiento con cuerdas (battle ropes) genera un movimiento característico de una onda; aunque parezca que las cuerdas se desplazan linealmente hacia la derecha, en la realidad no sucede así. Al observar un segmento de la cuerda (una partícula) en cámara lenta, se ve que su movimiento es vertical: no hay transporte de materia, pero sí de energía y de cantidad de movimiento, razón por la que el deportista se agota sin trasladar su cuerpo.
¿Qué tipo de onda describe el movimiento de la cuerda?
- El movimiento de las ondulaciones se propaga de forma horizontal, siguiendo el eje de la cuerda (del cuerpo hacia el suelo).
- El desplazamiento de cada partícula de la cuerda es perpendicular a esa dirección de propagación: se mueve arriba y abajo (vertical).
- Las ondas cuya oscilación es perpendicular a la dirección de propagación son las ondas transversales.
es una onda transversal mecánica, porque su propagación es horizontal y la oscilación de cada partícula es vertical.
¿Por qué afirmar que "no existe transporte de materia"?
- Toma un segmento (partícula) de la cuerda y observa su posición instantánea en cámara lenta.
- La partícula solo oscila alrededor de una posición de equilibrio; no acompaña la forma de onda hacia la derecha.
- Por lo tanto, la materia que compone la cuerda permanece en su lugar: no hay traslado de masa, solo oscilación local.
porque cada partícula solo oscila en torno a su posición de equilibrio; la forma de onda viaja, no las partículas.
¿Por qué sí hay transporte de energía y de cantidad de movimiento?
- La energía cinética y la cantidad de movimiento se transfieren de un segmento al vecino mediante la fuerza de tensión (elasticidad) de la cuerda.
- La amplitud decrece conforme se aleja de las manos: la energía se disipa progresivamente (trabajo de fricción y deformación).
- La potencia media entregada se reparte entre la oscilación de la cuerda y el trabajo interno del músculo, de ahí el gran gasto energético del deportista.
porque la onda transporta energía cinética y cantidad de movimiento de partícula en partícula, y ese trabajo muscular es muy intenso.
Explicación del gran agotamiento sin trasladarse
El deportista genera una onda continua de alta frecuencia y amplitud: debe repetir un trabajo muscular elevado (W = \int F\,\mathrm{d}s) en cada ciclo. Al no existir transporte de materia, el cuerpo no se desplaza, pero sí se consume energía a gran ritmo, ya que la onda transporta energía mecánica que finalmente se disipa como calor.
el deportista realiza trabajo mecánico repetitivo para mantener la onda; la energía transportada por la onda se disipa y no hay ganancia de desplazamiento, solo gasto metabólico elevado.
