¿Se puede crear una pista en bucle como las de Hot Wheels en la vida real?
Sin embargo, para el sistema Tierra-auto en su conjunto, la energía total permanece constante. Es lo que llamamos «conservación de la energía». Por tanto, a medida que U disminuye, el vehículo debe ganar otro tipo de energía. Se trata de la energía cinética (KE), que depende de la masa y de la velocidad (v).
Cuando el vehículo llega al suelo, su energía potencial es cero y se mueve con una cierta energía cinética. A continuación, sube por la curva y ocurre lo contrario: disminuye su velocidad y aumenta su energía potencial. Para simplificar, consideremos tres puntos clave de esta pista: el punto 1 está en la parte superior de la pista, el 2 está en la parte inferior y el tercero es la parte superior del bucle. Como acabamos de mencionar, la energía total en los tres puntos es la misma, por lo que podemos escribir lo siguiente:
Puedes ver que el punto medio no importa. Sí, toda esa energía potencial de la posición inicial se convierte en energía cinética en la parte inferior, pero luego esta energía simplemente vuelve a convertirse en la misma cantidad de energía potencial. Así que para un bucle de 4 metros de altura, deberías arrancar el auto a una altura de 4 metros. Lo cual es una terrible idea; el vehículo llegará a la parte superior del bucle, pero como la energía cinética se reduce a cero en este punto, no irá más lejos, simplemente caerá.
Está bien. Sabemos que “el gato” no existe, pero se trata de un récord excepcionalmente largo que podría conducirnos a dispositivos cuánticos más robustos.
Mantente en movimiento
Si quieres dar toda la vuelta, el auto deberá preservar la velocidad en la parte superior. ¿A qué velocidad exactamente? Supongamos que el bucle es un círculo perfecto con un radio R. Tenemos que considerar las fuerzas que actúan sobre él en la parte superior del bucle. Veámoslo en este diagrama:
