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Inicio/Mecánica clásica/Trabuquete

Trabuquete

Palanca con contrapeso: el momento de la fuerza acelera la carga hasta el ángulo de suelta elegido. El alcance depende de las masas y de los brazos.

320 kg
12 kg
3.2 m
9.5 m
-52°
48°
9.81 m/s²
Alcance (aprox.)0.0 m
Altura máxima0.0 m
Rapidez de salida0.00 m/s
Tiempo de vuelo0.00 s

Atajos de teclado

  • •Espacio — lanzar
  • •R — reiniciar

Sobre el modelo

El trabuquete es una palanca con contrapeso: una masa pesada en el brazo corto acelera la carga en el brazo largo. En el modelo simplificado, contrapeso y carga están alineados a través del apoyo. El momento de la gravedad es τ = g cos θ (M r_cw − m r_p); la aceleración angular es α = τ/I, donde I es el momento de inercia de la palanca con las masas. Al llegar al ángulo de suelta, la carga deja el brazo con rapidez v = r_p ω y sigue como en un tiro parabólico. Se cambian masas, longitudes de los brazos y el ángulo de suelta: de ellos dependen la rapidez de salida y el alcance. No entran honda, eje móvil, fricción ni resistencia del aire.

Para quién: Bachillerato y primer curso: momento de una fuerza, rotación y paso al vuelo de un cuerpo lanzado.

Conceptos clave

  • momento de una fuerza
  • momento de inercia
  • aceleración angular
  • rapidez lineal
  • alcance
  • brazo de palanca

Cómo funciona

El contrapeso en el brazo corto produce un momento y hace girar la palanca rígida. La aceleración angular es α = τ/I, con τ = g cos θ (M r_cw − m r_p). En el ángulo de suelta elegido, la carga deja el brazo con rapidez v = r_p ω y sigue como cuerpo libre: ẍ = 0, ÿ = −g. En pantalla: el vaivén de la viga, la traza del vuelo, el alcance y la rapidez de salida. La honda y la aerodinámica no entran en el modelo.

Fórmulas principales

τ = g cos θ (M r_cw − m r_p), I = M r_cw² + m r_p² + I_beam, α = τ / I

En la suelta: v = r_p ω (−sin θ, cos θ); luego ẍ = 0, ÿ = −g

Preguntas frecuentes

¿Por qué un contrapeso más pesado o un brazo más largo aumentan el alcance?
Un M r_cw − m r_p mayor da más momento al inicio, así que la velocidad angular ω en la suelta es más alta. Un brazo r_p más largo además aumenta la rapidez de salida v = r_p ω: el alcance crece.
¿Por qué el ángulo de suelta cambia el alcance?
Tras dejar la palanca, la carga vuela por una parábola. El ángulo y la rapidez en el despegue fijan el alcance igual que en el tiro parabólico. Una suelta demasiado temprana o demasiado tardía recorta la componente horizontal útil.
¿En qué se diferencia este modelo de un trabuquete real?
La máquina verdadera tiene honda, a menudo eje móvil, masa distribuida en la viga, fricción y resistencia del aire. Aquí hay una palanca rígida y un despegue instantáneo: así se ve el intercambio de energía y el papel del momento de inercia.