Muñeco articulado que camina
J. Güémez
- Publicado en el número de enero-marzo de 2014
- Rev. Esp. Fís. 28(1), 47–49 (2014)
Resumen
Se analiza la física de un muñeco articulado que camina gracias a un resorte en espiral al que se le da cuerda. El trabajo realizado al comprimir el resorte queda almacenado como energía elástica, que procede de la disminución de la función de Gibbs en los músculos de quien le da cuerda. En cada paso, mientras un pie permanece en reposo respecto del suelo, la fuerza de rozamiento estático acelera el centro de masas sin realizar trabajo, y el aumento de energía cinética procede de la energía elástica del resorte, en un proceso sin disipación. Cuando el pie vuelve a apoyarse, una fuerza de sentido contrario frena al muñeco y la energía cinética se cede como calor al entorno, con aumento de la entropía del universo. Las leyes de Newton describen el movimiento del centro de masas, pero hacen falta el primer y el segundo principio de la termodinámica para entender las transformaciones de energía y distinguir las partes reversibles e irreversibles del paso.
El artículo no incluye resumen; este se ha redactado para esta web a partir de su texto.
Abstract
The physics of an articulated toy that walks thanks to a wound-up spiral spring is analysed. The work done in winding the spring is stored as elastic energy, which comes from the decrease of the Gibbs function in the muscles of the person who winds it. In each step, while one foot stays at rest with respect to the floor, the static friction force accelerates the centre of mass without doing work, and the increase in kinetic energy comes from the elastic energy of the spring, in a process without dissipation. When the foot touches the floor again, a force in the opposite direction slows the toy down and the kinetic energy is released as heat to the surroundings, increasing the entropy of the universe. Newton’s laws describe the motion of the centre of mass, but the first and second laws of thermodynamics are needed to understand the energy transformations and to distinguish the reversible and irreversible parts of the step.
English translation of the summary above.
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Manuscrito original del autor (PDF) ↓
Cómo citarlo: J. Güémez, «Muñeco articulado que camina», Rev. Esp. Fís. 28(1), 47–49 (2014). La versión publicada pertenece a la revista; aquí se muestran su primera página y su resumen, y se ofrece el manuscrito original del autor.
Doctor en Física y Profesor Titular de Termodinámica Grado en Física, en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Cantabria
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DEPARTAMENTO DE FÍSICA APLICADA