MOVIMIENTO ANGULAR Y FUERZA CENTRÍPETA

MOVIMIENTO ANGULAR Y FUERZA CENTRÍPETA

1.      Define los siguientes conceptos:

a)      Movimiento angular o circular.

b)      Radián

c)      Velocidad angular

d)     Velocidad tangencial

e)      Aceleración tangencial

f)       Aceleración angular

g)      Distancia angular

2.      Define movimiento tangencial y dibuje tres ejemplos.

3.      Define física y matemáticamente: fuerza centrípeta y aceleración centrípeta o radial.

4.      ¿Cuándo se desprende lodo de la llanta de una bicicleta que dirección sigue? Justifique su respuesta.

5.      Defina Fuerza centrífuga y de ejemplos.

6.      Explique el principio del ciclo de espín  (secado) en una lavadora automática.

7.      Los ciclistas se inclinan hacia un lado cuando toman una curva. ¿Por qué?. Utilícese en la respuesta un diagrama de cuerpo libre y descríbanse las fuerzas que actúan sobre el ciclista.

8.      Cuando una pelota atada a un hilo gira en círculos con velocidad constante, la fuerza centrípeta tiene la misma magnitud que la fuerza centrífuga. ¿Es esta una situación en equilibrio? Explique.

9.      Si la fuerza que causa el movimiento circular está siempre dirigida hacia el centro, ¿Por qué el agua sale hacia fuera de la ropa en el ciclo de exprimido de una lavadora automática?

10.  Un motociclista corre en una pista circular a velocidad constante. ¿ Quién ejerce la fuerza centrípeta y sobre quién actúa dicha fuerza? ¿Quién ejerce la fuerza centrífuga de reacción y sobre quién actúa?.

11.  ¿Qué es el peralte de una curva?

12.  Explique el funcionamiento del regulador centrífugo y muestre diagramas.

13. Elabora un cuadro comparativo de las ecuaciones de movimiento lineal, angular y tangencial. Además resume las unidades en el sistema MKS para las variables velocidad, desplazamiento, aceleración y tiempo.

1 Un automóvil con ruedas de 80 cm de diámetro, parte del reposo y se acelera uniformemente hasta 20 m/s en 9 s. Encontrar la aceleración angular y la velocidad angular final de una de estas ruedas, así mismo calcular el número de revoluciones efectuadas en ese tiempo. R: 5.5 rad /s²,  50 rad/s, 35.47 rev.

2 Una bola de boliche de 23 cm de diámetro, rueda 14 m sobre el suelo sin resbalar ( en línea recta) encontrar: a) El número de revoluciones que efectúo, b) si partió del reposo, ¿ Cuál fue su velocidad final en un tiempo de 3 s ?

3 En cierto motor el eje tarda 20 s en acelerarse uniformemente desde el reposo hasta su rapidez normal de 16 rev/s . Encontrar: a) la aceleración angular del eje, b) el número de revoluciones que completa en ese tiempo. R: 0.8 rev/s² , 160 rev.

4 El tiempo que tarda cierta rueda de ruleta en llegar al reposo es de 17 s. Si la rueda da 8.5 rev en ese tiempo. ¿ Con qué rapidez giraba originalmente?

5 Un motor que gira a 1700 rev/min llega uniformemente al reposo en 13 s. Encontrar: a) aceleración angular,  b) El número de revoluciones que dio antes de detenerse y c) si en el eje del motor tuviera una rueda de 4 cm de diámetro, ¿ Cuál sería la longitud de la cinta que enredaría en el tiempo que tardó en detenerse? R:  -2.17 rev/s², 184.92 rev y 23.23 m.

6 Calcule la velocidad angular del minutero de un reloj de pulsera en grados por segundo y en radianes por hora.

7 Exprese los siguientes ángulos en grados, revoluciones y radianes: a) 27º, b) 3.2 rad y c) 0.95 rev. R: a) 0.0750 rev, 0.471 rad, b) 183º, 0.509 rev, c) 342º , 5.97 rad.

8 a) ¿Cuál es la velocidad angular del horario de un reloj de pared en radianes por segundo? b) ¿Cuántos grados recorre esa manecilla en 4.0 s?

9 Una rueda de ruleta de 120 cm de radio tiene dos números en su borde. La distancia a lo largo de éste entre los números es 4.0 cm. Encuentre el ángulo subtendido en el centro de la rueda por los números. Dé su respuesta en radianes, grados y revoluciones. R: 0.0333 rad, 0.00531 rev, 1.91º.

10 ¿Qué aceleración angular ( en rad/s²) debe darse a una rueda para que acelere desde el reposo y alcance una rapidez rotacional de 460 rad/s al cabo de 5.8 rev?

11 Calcule la velocidad angular del segundero de un reloj de pulsera en radianes por segundo y en revoluciones por minuto. R: 0.105 rad/s , 1.00 rev/min.

12 Un carrusel está dando vueltas con una rapidez  de 5.0 rev/min. ¿Con que rapidez en m/s está moviéndose un niño en un radio de 3.0 m?

13 Un disco gira a 45 rev/min a) ¿ Cuál es la rapidez angular en rad/s ? b) ¿Cuántos grados gira en 0.200 s ? R: 4.71 rad/s, 54.0º

14 Se está levantando un objeto con una cuerda enrollada en el borde de una rueda cuyo diámetro mide 30 cm. Si la cuerda está acelerando en 0.25 rad/s², ¿Cuál es la aceleración del objeto en m/s² ?

15 El ventilador de techo está girando a 0.50 rev/s. El extremo de su aspa está a 75 cm del centro. ¿Con qué rapidez, en cm/s, está moviéndose el extremo del aspa? R: 236 cm/s.

16 Un carrusel tarda 15 s en acelerar desde el reposo y alcanzar su velocidad de operación de 3.0 rev/min. Calcule: a) su aceleración en revoluciones por segundo al cuadrado y b) el número de revoluciones realizadas en ese tiempo.

17 Una rueda de 20.0 cm de diámetro está girando con una rapidez de 0.40 rev/s enrolla una cuerda en su borde. ¿ Qué tamaño tiene una cuerda que se enrolla  en 30 s? R: 7.54 m

18 Una rueda de 50 cm de diámetro se desprende de un automóvil que va a 20 m/s y rueda al lado del automóvil. Calcule la velocidad angular de la rueda en rev/s, rad/s y grados/s

19 Un vehículo se desplaza por la carretera a 20 m/s. Si el diámetro de sus ruedas es de 98 cm, ¿ Con qué rapidez están girando las ruedas en rev/s, rad/s y grados/s ? R: 6.50 rev/s, 40.8 rad/s y 2340 grados/s.

20 Una correa está enrollada en una rueda de 38 cm de radio. Durante el tiempo que tarda en detenerse uniformemente a partir de una rapidez inicial de 2.0 rev/s, 25 m de la correa pasan por la rueda. Determine la desaceleración de la rueda y el número de revoluciones que da antes de detenerse.