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Inicio/Classical Mechanics/Sliding ladder

Sliding ladder

Pared y piso lisos: θ̈ = −(3g/2L) cos θ; al soltar desde el reposo la reacción de la pared se anula cuando sin θ = (2/3) sin θ₀.

Ladder

4 m
72°
θ* (for current start θ)39.35°

Sobre el modelo

Una escalera homogénea se apoya en una pared lisa y un piso liso. Si θ se mide desde la horizontal, del lagrangiano sigue θ̈ = −(3g/2L) cos θ mientras ambos contactos están activos. Al soltar desde el reposo, la reacción horizontal de la pared se anula cuando sin θ = (2/3) sin θ₀, donde θ₀ es el ángulo inicial; no es una constante universal independiente de θ₀. Tras perder el contacto con la pared el movimiento es más complicado; la demostración detiene la configuración en el ángulo crítico como límite didáctico.

Para quién: Curso de mecánica: fuerzas de ligadura, el problema de la escalera que se desliza.

Conceptos clave

  • escalera que se desliza
  • reacción de ligadura
  • lagrangiano
  • reacción de la pared
  • ángulo crítico

Cómo funciona

Mientras la pared empuja, el ángulo de la escalera homogénea respecto de la horizontal cumple θ̈ = −(3g/2L) cos θ. Al partir del reposo la reacción de la pared se anula cuando sin θ = (2/3) sin θ₀. Después el movimiento real es más complicado; la demostración marca ese ángulo como límite didáctico.

Preguntas frecuentes

¿De dónde sale sin θ = (2/3) sin θ₀?
Para una barra homogénea soltada desde el reposo, con pared y piso lisos, se obtiene de las leyes de conservación y de la condición de que la reacción normal de la pared sea cero.
¿Qué cambia si hay fricción?
Cambian la ecuación de movimiento y el instante de despegue. Aquí ambos contactos son sin fricción.