Academia Local de Física. Ing. Rafael A. Sánchez Rodríguez

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Marta Toro Contreras
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11 Preguntas de repaso 1) Explique por medio de diagramas por qué se dirige hacia el centro la aceleración de un cuerpo que se mueve en círculos a rapidez constante. 2) Un ciclista se inclina hacia un lado cuando toma una curva. Por qué? Describa con un diagrama de cuerpo libre las fuerzas que actúan sobre él. 3) Al hacer un viraje circular, un automóvil entra en un tramo de hielo, derrapa y se sale del camino. Según la primera ley de Newton, el vehículo se moverá hacia delante en dirección tangente a la curva, no hacia fuera en ángulo recto respecto a ella. Por qué? 4) Si la fuerza impulsora del movimiento circular se dirige hacia el centro de rotación, por qué el agua se separa de la ropa durante el ciclo de rotación de una máquina lavadora? 5) Cuando una pelota atada al extremo de una cuerda se hace girar en círculos a rapidez constante, la fuerza centrípeta dirigida hacia dentro es igual en magnitud a la fuerza centrífuga dirigida hacia fuera. Representa esto una condición de equilibrio? Explique su respuesta. 11 Academia Local de Física.

12 Problemas 1) Una pelota está unida al extremo de una cuerda de 1.5 m y gira en círculos con rapidez constante de 8 m/s. Cuál es la aceleración centrípeta? 2) Cuáles son el periodo y la frecuencia de rotación de la pelota descrita en el problema 10.1? 3) Una polea motriz de 6 cm de diámetro se hace girar a 9 rev/s. Cuál es la aceleración centrípeta en un punto localizado en el borde de la polea? Cuál sería la rapidez lineal de una banda accionada por la Polea? 4) Un objeto gira describiendo un círculo de 3 m de diámetro con una frecuencia de 6 rev/s. Cuál es el periodo de revolución, la rapidez lineal y la aceleración centrípeta? 5) Un automóvil transita por una curva de 50 m de radio y recibe una aceleración centrípeta de 2 m/s2. Cuál es su rapidez constante? 6) Un automóvil de kg recorre una pista circular con una rapidez constante de 22 m/s. Si la aceleración centrípeta es de 6 m /s2, cuál es el radio de la pista? 7) Un avión desciende siguiendo una trayectoria curva de radio R a la velocidad v. La aceleración centrípeta es de 20 m/s2. Si tanto la velocidad como el radio se duplican, qué valor tendrá la nueva aceleración? 12 Academia Local de Física.

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22 Preguntas de repaso Elabore una lista de las unidades del SI y el SUEU correspondientes a: velocidad angular, aceleración angular, momento de inercia, momento de torsión y energía cinética rotacional Señale las analogías angulares para las siguientes ecuaciones para el movimiento de traslación: Una esfera, un cilindro, un disco y un aro hueco tienen todos la misma masa y giran con velocidad angular constante en tomo del mismo eje. Compare sus respectivas energías cinéticas rotacionales, suponga que sus diámetros exteriores son iguales Explique cómo controla sus movimientos una clavadista para determinar si va a tocar primero el agua con los pies o con la cabeza Si sujetamos a un gato con las patas hacia arriba y lo soltamos hacia el suelo, siempre dará la vuelta y caerá sobre sus patas; cómo lo logra? Cuando se suministra energía a un cuerpo y se producen resultados en términos de traslación y rotación Academia Local de Física.

23 Problemas 1) Un cable está enrollado en tomo de un carrete de 80 cm de diámetro. Cuántas revoluciones de este carrete se requieren para que un objeto atado al cable recorra una distancia rectilínea de 2 m? Cuál es el desplazamiento angular? 2) La rueda de una bicicleta tiene 26 in de diámetro. Si esa rueda describe 60 revoluciones, qué distancia rectilínea recorrerá? 3) Un punto localizado en el borde de una gran rueda cuyo radio es 3 m se mueve en un ángulo de 31. Halle la longitud del arco descrito por ese punto. 4) Una persona sentada en el borde de una plataforma de 6 ft de diámetro recorre una distancia de 2 ft. Exprese el desplazamiento angular de esa persona en radianes, grados y revoluciones. 5) Un motor eléctrico gira a 600 rpm. Cuál es su velocidad angular? Cuál es el desplazamiento angular después de 6 s? 6) Una polea giratoria completa 12 revoluciones en 4 s. Calcule la velocidad angular media en revoluciones por segundo, revoluciones por minuto y radianes por segundo. 7) Un cubo cuelga de una cuerda enrollada con varias vueltas en un carrete circular cuyo radio es de 60 cm. El cubo parte del reposo y asciende hasta una altura de 20 m en 5 s. (a) Cuántas revoluciones giró el carrete? (b) Cuál fue la rapidez angular media del carrete al girar? 8) Una rueda de 15.0 cm de radio parte del reposo y completa 2.00 revoluciones en 3.00 s. (a) Cuál es la velocidad angular media en radianes por segundo? (b) Cuál es la velocidad tangencial final de un punto situado en el borde de la rueda? 9) Un trozo cilíndrico de material de 6 in de diámetro gira en un torno a 800 rev/min. Cuál es la velocidad tangencial en la superficie del cilindro? 10) La velocidad tangencial adecuada para fabricar material de acero es de 70 cm/s aproximadamente. A cuántas revoluciones por minuto deberá girar en un torno un cilindro de acero cuyo diámetro es de 8 cm? 23 Academia Local de Física.

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