Enunciado (transcripción de la actividad): "Leo el siguiente problema y realizo las actividades a continuación": en el entrenamiento con cuerdas el movimiento es característico de una onda; aunque parezca que las cuerdas se desplazan linealmente hacia la derecha, en la vida real no sucede así. Al observar un segmento de la cuerda en cámara lenta se ve que el movimiento de la partícula es vertical y que no hay transporte de materia, pero sí de energía y de cantidad de movimiento; por eso el deportista se agota sin mover todo su cuerpo de un lugar a otro.
Nota de integridad: en la página 184 solo se lee el texto del problema. Las actividades concretas (preguntas o subtemas) continúan en la página siguiente (186), por lo que aquí se explica el contenido del texto y se anticipan los conceptos que se le pide analizar.
¿Por qué el movimiento de las cuerdas es característico de una onda?
- Una onda es una perturbación que se propaga en un medio transportando energía y cantidad de movimiento, sin que el medio se traslade en su conjunto.
- En el entrenamiento con cuerdas, el extremo fijado al cuerpo (mano del deportista) actúa como fuente que genera la perturbación inicial.
- Dicha perturbación viaja a lo largo de la cuerda, es decir, se propaga de un punto a otro del medio, cumpliendo la definición de onda.
- Además, la forma de la cuerda (una curva en forma de S o de arco) viaja en una dirección determinada, lo que confirma la propagación.
porque existe una perturbación que se propaga a lo largo de la cuerda transportando energía y cantidad de movimiento, sin que la materia (el medio) se traslade de un punto a otro.
¿Por qué se dice que las cuerdas no se desplazan linealmente hacia la derecha?
- Observando la onda desde arriba, parece que todo el conjunto de la cuerda avanza hacia la derecha.
- Sin embargo, al seguirla en cámara lenta, cada segmento (o partícula) de la cuerda solo se desplaza hacia arriba y hacia abajo.
- El desplazamiento de la partícula es perpendicular a la dirección en la que viaja la onda.
- Cuando la dirección de oscilación de las partículas es perpendicular a la dirección de propagación, la onda se clasifica como onda transversal.
porque lo que avanza es la forma de la onda (el patrón), no las partículas; estas solo oscilan verticalmente, es decir, perpendicularmente a la dirección de propagación: es una onda transversal.
¿Por qué hay transporte de energía y de cantidad de movimiento, pero no de materia?
- Cada partícula de la cuerda permanece, en promedio, en su posición original; solo oscila alrededor de ella y regresa.
- Como la partícula no se desplaza de un sitio a otro, no hay transporte de materia: la masa del medio no migra.
- Sin embargo, la oscilación de cada partícula la realiza una fuerza ejercida por la partícula vecina, que a su vez recibe energía de su vecina anterior.
- Así, la energía (y la cantidad de movimiento asociada) se transfieren de una partícula a la siguiente a lo largo de la cuerda, en el mismo sentido en que viaja la onda.
- Esta es la razón física del agotamiento del deportista: la onda le extrae energía mecánica al sistema cuerda–cuerpo, aunque su cuerpo casi no cambie de lugar.
la materia no se transporta porque las partículas solo oscilan en torno a su posición de equilibrio; en cambio, cada partícula transfiere a su vecina la energía y la cantidad de movimiento que recibió de la fuente, de modo que el transporte energético ocurre sin transporte de materia.
Clasificación de la onda del entrenamiento con cuerdas
| Característica | Onda del entrenamiento con cuerdas |
|---|---|
| Tipo | Onda mecánica |
| Medio | Cuerda (medio sólido elástico) |
| Movimiento de las partículas | Perpendicular a la dirección de propagación |
| Clasificación | Onda transversal |
| Transporta materia | No |
| Transporta energía y cantidad de movimiento | Sí |
| Transporte de energía en el tiempo | Continuo, desde la fuente hasta el otro extremo |
es una onda mecánica transversal, no transporta materia, pero sí transporta energía y cantidad de movimiento.
Justificación del agotamiento del deportista
- El cuerpo del deportista actúa como fuente de la onda: debe mantener la oscilación de las cuerdas con la frecuencia y la amplitud deseadas.
- Cada ciclo de oscilación impone un trabajo sobre la cuerda, que se disipa como energía térmica y en la propia onda que se propaga.
- Dado que el metabolismo muscular debe suministrar esa potencia continuamente, se consume energía química de los músculos.
- Por eso aparece el agotamiento sin que el cuerpo se traslade: lo que se transporta es la energía, no la masa.
Respuesta global del ejercicio: el entrenamiento con cuerdas es un ejemplo de onda mecánica transversal: las partículas oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación, sin transporte de materia, pero con transporte de energía y de cantidad de movimiento.
Respuesta: el entrenamiento con cuerdas es una onda mecánica transversal: transporta energía y cantidad de movimiento, no materia.
porque el deportista debe hacer trabajo mecánico continuo para mantener la onda, y esa energía se disipa en la cuerda y en el propio movimiento ondulatorio, agotando sus reservas metabólicas.
