AMERICAN COLLEGE Miss Marta Montero G
VILLA ALEMANA 3ºFD_Física
RESUMEN
La dinámica circular estudia las causas del movimiento rotatorio
Cuando un objeto en movimiento se le aplica una fuerza en una dirección perpendicular a su trayectoria, el objeto describirá una circunferencia. Esta fuerza centrípeta, la que tiene la misma dirección y sentido que la aceleración centrípeta. Cualquier tipo de fuerza que haga girar en círculos a un cuerpo recibe la denominación de fuerza centrípeta
Si deseamos iniciar una rotación deberá aplicar un torque sobre el objeto, es decir una fuerza perpendicular al radio de giro que permita variar la rotación. Una vez que el cuerpo se encuentra girando tendera a seguir haciéndolo a no ser que un torque externo lo haga modificar este estado. Este hecho es conocido como inercia de rotación, la que se deduce de la ley de conservación del momento angular
El momento angular depende del momento de inercia, que se relaciona con la distribución de la masa en relación al radio y de la rapidez angular con que gira un cuerpo
Ejercicios:
1. Define los siguientes conceptos y da un ejemplo de cada uno.
a. Fuerza centrípeta
b. Inercia rotacional
c. Momento de inercia
d. Momento angular
2. Cuando la rueda de una bicicleta en movimiento arroja barro ¿en qué dirección es lanzado el barro?
3. ¿Quién se desliza más rápido por un plano inclinado, un disco macizo o un aro de similares características?
4. ¿de qué factores depende el momento de inercia de un objeto?
5. ¿qué relación existe entre la inercia rotacional y el hecho de flectar las piernas para correr?
6. ¿por qué los equilibristas que caminan sobre la cuerda floja, usan una garrocha para no caerse?
7. ¿de qué forma se puede conseguir doblar más rápido en una esquina
8. En el juego mecánico de las sillas voladoras ¿qué hace la que se produzca la fuerza centrípeta?
9. ¿Cómo se podrían plantear las 3leyes de newton en términos de las rotaciones?
10. ¿Cuál es la máxima velocidad con que una lancha puede tomar una curva de 25 mt de radio, si el coeficiente de roce con el agua es μ = 0.8?
11. Un automóvil de 1000kg, da una vuelta en una esquina a 36km/hr. Si el radio de giro es de 10 mt determina la fuerza horizontal que debe ejercer el pavimento sobre los neumáticos para mantener el vehículo en trayectoria circular ¿cual debe ser el coeficiente de roce mínimo para que el auto no se deslice?
12. Calcula el momento de una rueda de bicicleta de radio 30 cm que gira a 10 m/s y que tiene una masa de 2kg.(considere el momento de inercia de un aro)
13. Una caja de huevos esta sobre el asiento de un auto que da vuelta en una curva de 26 mt de radio a una velocidad de 16.5 m/s. ¿Cuál el coeficiente de roce mínimo que debe existir entre la caja y el asiento para que los huevos no se deslicen?
14. Calcula el momento angular de un disco sólido uniforme de 50 cm de radio y 2.4 kg de masa, que gira a 6 rev/s con respecto a un eje que pasa por el centro en forma perpendicular al plano del disco.
15. Repita el cálculo anterior para una esfera solida de igual masa y radio que gira con la misma velocidad.
16. Determina el momento angular del movimiento de rotación y traslación de la Tierra. El radio de la Tierra es 6400 km, su orbita es de 1.5 x 1011mt y su masa es de 6 x 10 24 kg.
17. A partir del periodo de revolución de nuestro planeta, calcula la masa de nuestro Sol.
18. Una nave espacial se encuentra en orbita alrededor de la Luna a una altura de 20000mt. Suponiendo que solo la atracción gravitacional lunar actua sobre ella, encuentra la rapidez y el tiempo que tarda en dar una orbita. Datos de la luna: masa:7.34 x 1022kg, radio: 1.738 x 106 mt.
19. Supón que la orbita de la tierra alrededor del Sol es circular, con radio 1.5 x 1011mt. Calcula la masa del Sol. Recuerda que el periodo de la orbita terrestre es de un año.
20. El satélite del planeta Júpiter, Calixto, gira alrededor de él cada 16.8 días. El radio de su orbita mide 1.88 x 109mt. Calcula la masa de Júpiter.
21. Calcula el momento de inercia de la Tierra. MT = 6 x 10 24 kg, RT = 6400 km.
22. ¿Cuál es el momento de inercia de una rueda de 8 kg que tiene un radio de giro de 25 cm?
23. Determina la magnitud del momento angular de un disco Sólido uniforme de 50 cm de radio y 2.4 kg de masa, que gira a 6 rev/s con respecto a un eje que pasa por el centro en forma perpendicular al plano inclinado del disco.
24. Determina la magnitud del momento angular de una esfera sólida de igual masa y radio que el disco del problema anterior y que gira con la misma velocidad.
Formulario:
