¿Por qué el extremo inferior no cae enseguida al soltar el superior?

La masa de abajo está al principio en equilibrio: la sostiene la tensión del resorte de arriba. La relajación del extremo superior viaja como una onda. Mientras no llega, la fuerza hacia arriba en el último eslabón es la de siempre: el extremo «cuelga». Las fuerzas en el resorte no se transmiten al instante.

¿Es un slinky de verdad?

En el efecto principal, sí. Un resorte real tiene masa repartida en las espiras, aire y flexión. Aquí hay masas puntuales y resortes sin masa en una dimensión, para dejar a la vista la onda de relajación.

¿De qué depende la velocidad de la onda hacia abajo por la cadena?

De la constante elástica k y de la masa del segmento m: en una cadena discreta la velocidad es del orden de √(k/m). Un resorte más rígido, más rápido; un eslabón más pesado, más lento.

¿Influye el peso en la velocidad de esa onda?

En la velocidad de la onda de tensión, no: la fijan k y m. El peso fija el estiramiento inicial y la caída después de que pasa la onda.

Caída de un slinky

Cadena unidimensional: se suelta el anclaje superior; el extremo inferior se retrasa hasta que llega la onda de tensión — modelo didáctico de masas y resortes.

Sobre el modelo

Caída de un slinky: se suelta el extremo superior de un resorte colgado y el inferior permanece un rato en su sitio. El modelo es una cadena unidimensional de masas puntuales unidas por resortes de Hooke sin masa, F = −k Δx. Al soltar el extremo superior baja una onda longitudinal de relajación; mientras no llega, las espiras de abajo siguen sostenidas por la tensión de arriba. Para cada masa se resuelve ma = suma de las fuerzas de los resortes ± mg. No hay resistencia del aire, ni amortiguamiento, ni oscilaciones transversales. La velocidad de la onda la fijan k y la masa del segmento, no g; el peso fija el estiramiento inicial y la caída conjunta después de que pasa la onda.

Para quién: Bachillerato y primer curso: ley de Hooke, ondas en una cadena de masas, retraso de la señal.

Conceptos clave

ley de Hooke
onda longitudinal
constante elástica
posición de equilibrio
segunda ley de Newton

Cómo funciona

Cadena unidimensional de masas y resortes: se suelta el extremo superior y baja una onda de relajación. Mientras no llega, el extremo inferior casi no se mueve: la tensión de arriba sigue siendo la de siempre. En pantalla se ve el retraso de las espiras de abajo; cuando llega la onda, cae toda la cadena. Basta para ligar la ley de Hooke con la velocidad finita de la señal en un resorte.

Preguntas frecuentes

¿Por qué el extremo inferior no cae enseguida al soltar el superior?: La masa de abajo está al principio en equilibrio: la sostiene la tensión del resorte de arriba. La relajación del extremo superior viaja como una onda. Mientras no llega, la fuerza hacia arriba en el último eslabón es la de siempre: el extremo «cuelga». Las fuerzas en el resorte no se transmiten al instante.
¿Es un slinky de verdad?: En el efecto principal, sí. Un resorte real tiene masa repartida en las espiras, aire y flexión. Aquí hay masas puntuales y resortes sin masa en una dimensión, para dejar a la vista la onda de relajación.
¿De qué depende la velocidad de la onda hacia abajo por la cadena?: De la constante elástica k y de la masa del segmento m: en una cadena discreta la velocidad es del orden de √(k/m). Un resorte más rígido, más rápido; un eslabón más pesado, más lento.
¿Influye el peso en la velocidad de esa onda?: En la velocidad de la onda de tensión, no: la fijan k y m. El peso fija el estiramiento inicial y la caída después de que pasa la onda.

Siga con temas cercanos de esta categoría — o todos los 85 de «Mecánica clásica».

Toda la categoría →

Escuela

Masa-resorte

Abrir el simulador

Masa-resorte: oscilaciones armónicas con constante k y amortiguamiento. El período es T = 2π√(m/k).

NuevoEscuela

Oscilaciones acopladas

Abrir el simulador

Dos masas y tres resortes: modos normales ωₛ, ωₐ y pulsaciones.

NuevoEscuela

Ley de Hooke

Abrir el simulador

Gráfica F = kx; el trabajo es el área W = ½kx²; curva de energía potencial U(x).

Escuela

Caída libre

Abrir el simulador

Suelte cuerpos de distinta masa, si quiere con resistencia del aire. Compare con el resultado de Galileo: la aceleración no depende de la masa.

PopularEscuela

Diagrama de fuerzas

Abrir el simulador

Varias fuerzas sobre un mismo cuerpo: resultante y aceleración a = ΣF/m.

Escuela

Máquina de Atwood

Abrir el simulador

Dos masas unidas por una polea. Cambie las masas y observe la aceleración y la tensión.

Caída de un slinky

Sobre el modelo

Cómo funciona

Preguntas frecuentes

Simuladores afines

Masa-resorte

Oscilaciones acopladas

Ley de Hooke

Caída libre

Diagrama de fuerzas

Máquina de Atwood

Caída de un slinky

Sobre el modelo

Cómo funciona

Preguntas frecuentes