¿Cuál es exactamente el mecanismo que hace que un látigo produzca un impacto tan fuerte? ¿Elasticidad, torsión o presión? Golpear algo con una tabla no causa tanto daño. ¿Cuál es la diferencia?
La razón por la que un látigo duele tanto es que la punta del látigo se mueve extremadamente rápido, haciendo que la piel se desgarre.
El razonamiento detrás de esto es fácil de analizar desde la conservación del momento. Tomemos una aproximación conveniente, que la masa por unidad de longitud( $\rho$ ) no varía a lo largo del látigo. Esto no es como los látigos reales, pero no afectará mucho a la conclusión.
Inicialmente, toda la longitud del látigo se mueve, digamos con velocidad $v$ Si observas el movimiento del látigo con atención, verás que a medida que transcurre el tiempo, el impulso inicial se concentra en una sección cada vez más pequeña del látigo, mientras que el resto permanece casi estático.
Ahora bien, si la longitud del látigo es $l$ entonces el momento inicial es $\rho l v$ . Si miramos una instantánea en algún momento posterior, y decimos que observamos que $l_0$ es la longitud del látigo en movimiento.
Entonces, por la conservación del momento, $\rho v_0 l_0 = \rho v l$ . Esto implica que la velocidad del extremo móvil, $v_0 =\frac{v l}{l_o}$
a medida que pasa el tiempo $l_0 \to 0$ , $v_0 \to \infty$ . La punta se mueve a gran velocidad, por lo que es capaz de perforar. Una punta fina hace que el efecto sea más dramático (debido a la menor $\rho$ ), pero no cambia el mecanismo esencial.
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¿Por qué importaría una velocidad alta si la masa es relativamente baja? ¿Y qué factores limitan que la velocidad "llegue al infinito"? La punta debe alcanzar una velocidad relativamente baja que, aunque rápida, no es ni mucho menos tan rápida como el infinito.
Y también, ¿qué factor permite que el impulso se transfiera a la punta? Está claro que ocurre, pero no veo ninguna razón para que ocurra de esa manera.
@tony habra efectos debidos a la mecanica de fluidos que seran dificiles de analizar, y pero efectos como el arrastre del aire, la viscosidad seran importantes. luego habra efectos debidos a la tension y demas, que haran que la punta se ralentice y no le permitira llegar al infinito. En casos extremos y poco probables, el látigo podría partirse en dos (lo que puede ocurrir con los fideos, por ejemplo, sólo es cuestión de escalas).
La velocidad de la punta del látigo puede superar la velocidad del sonido. En Wiki :
El chasquido que hace un látigo se produce cuando una sección del mismo se mueve más rápido que la velocidad del sonido, creando un pequeño estampido sónico. El creación del estampido sónico fue confirmada por la fotografía de de alta velocidad en 1927. 1
Hay al menos tres "modos de movimiento" que pueden producir la velocidad necesaria en un látigo para que se rompa. Los tres son: una media onda, una onda completa y un bucle. Estos nombres son indicativos de la forma de las curvas del látigo al ser lanzado. En las tres, el movimiento inicial movimiento inicial se aplica al mango, y la forma resultante se mueve hacia abajo el cuerpo del látigo hasta la punta. La alta velocidad de la punta se explica por la ley de la conservación del momento. Como el momento es un vector tiene una dirección, y no pasa por ninguna curva que invierta la dirección del movimiento en el cuerpo del látigo - como la que que ocurre cuando una forma de media onda se mueve hacia abajo en un látigo.
Cuando se lanza un látigo, el movimiento inicial del mango añade algo de cantidad de energía cinética al cuerpo del látigo. Si el látigo va a el movimiento del mango también debe producir uno de los modos de movimiento que crea una inversión de dirección en el movimiento del látigo. Como la inversión de dirección se desplaza hacia abajo del látigo, el impulso y la energía cinética en el látigo, se concentran en el segmento del entre la punta y la curva en movimiento. A medida que el codo se acerca a la la punta, la masa de la parte móvil se aproxima a cero, mientras que la energía permanece relativamente constante. Como el momento es el producto de la masa y la velocidad del objeto en movimiento, cuanto menor sea la masa, mayor será la la velocidad. Por lo tanto, la punta del látigo se mueve extremadamente rápido, fácilmente alcanzando fácilmente la velocidad del sonido.
Muchas explicaciones de divulgación científica publicadas aprovechan el hecho que la forma general de un látigo es cónica: gruesa en el mango y muy estrecha en la punta, de ahí la disminución de la masa. Aunque la conicidad contribuye a la disminución de la masa, no es un factor decisivo. Incluso incluso los látigos "planos" no cónicos se agrietan. La disminución real de la masa de la parte móvil se produce simplemente porque el látigo termina: cuanto más cerca está el curva en movimiento está a la punta, menos masa hay en la parte que se mueve en la dirección dada.
No creo que sea tan importante que el borde del látigo se mueva tan rápido, ya que tiene masa evanescente. De hecho, no creo que un látigo haga más daño que un palo largo y fino equivalente.
¿Es cierto jjj? Sigo muy confundido, la Wiki no me ayudó mucho. Mover el látigo hacia adelante le da algo de Energía Cinética inicial, e impulso. Luego se mueve en dirección opuesta creando una especie de curva, ahora, se aplica alguna fuerza así que no estoy seguro de por qué el momento tiene que ser conservado, pero si lo es, entonces lo que entiendo es que la energía cinética y cualquier energía de deformación del látigo se mueve hacia la punta? El problema que se me plantea entonces es ¿cómo calcular la velocidad real de la punta? Está limitada por la energía existente, y la elasticidad, ¿correcto?
Y supongo que lo único que podría hacer que doliera más que un palo largo y delgado es si la energía se estuviera comprimiendo de alguna manera hacia la punta, que es lo que dice Wiki, pero no estoy seguro del mecanismo que lo provoca.
Golpear algo con una tabla no causa tanto daño.
En general, una tabla puede ser mucho más dañina que un látigo. Los látigos pueden parecer más chulos, pero parece que eso es todo.
http://en.wikipedia.org/wiki/Whip#As_practical_weapons
Las diferencias de dolor no tienen por qué reflejar la cantidad de daño causado (si es que podemos definirlo correctamente). Los hematomas en los tejidos blandos, las abrasiones, las laceraciones, las fracturas, etc., probablemente causen dolor, pero posiblemente (no lo sé), los niveles de dolor no están en ese orden. Yo pensaría que los látigos son buenos para las contusiones y las laceraciones, mientras que las tablas cubren potencialmente una gama más amplia de daños. (Hay un montón de cosas en Internet acerca de sorprendentemente doloroso cortes de papel que también podría estar relacionado de alguna manera).
No está de más un artículo sobre el tipo de látigo que utilizan los jinetes: http://www.guardian.co.uk/sport/2011/oct/18/jockeys-whip-didnt-hurt Pero creo que te refieres a por qué parece doler. Como dijo @Alfred, esto se debe a que supera la velocidad del sonido. Los sonidos son vibraciones que viajan en forma de ondas de presión en un medio elástico. En los gases, el sonido viaja longitudinalmente a diferentes velocidades, sobre todo dependiendo de la masa molecular y la temperatura del gas, y la presión tiene poco efecto. dice wiki: Algunos látigos comunes, como el látigo de toro o el látigo de esparto, son capaces de moverse más rápido que el sonido: la punta del látigo rompe la barrera del sonido y provoca un fuerte crujido, literalmente un estampido sónico. Los estampidos sónicos generan enormes cantidades de energía sonora, con un sonido muy parecido al de una explosión. Esta es exactamente la situación del látigo.
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Creo que tiene que ver con algo parecido a lo que declaró Prathyush: impulso . Para que un látigo sea eficaz, hay que tirar hacia atrás después de que la punta se lance hacia fuera.