lisis , Rotación de cuerpos rigidos

Rotación de cuerpos rígidos.
1.-Un cuerpo que gira alrededor de un eje fijo. ¿Debe ser perfectamente rígido para que todos
sus puntos tengan la misma velocidad y aceleración angulares?
2.- Al rebobinar una cinta de audio o video ¿Por qué se rebobina más rápidamente la cinta al
final?
3.- ¿Qué diferencia hay entre la aceleración tangencial y la radial para un punto de un cuerpo
que gira?
4.- Un volante gira con una velocidad angular constante-¿Un punto en su borde tiene
aceleración tangencial? ¿Aceleración radial? ¿Tienen éstas aceleraciones magnitud constante?
¿Y dirección constante? Justifique sus respuestas.
5.- Considere una cadena de tracción de una bicicleta en movimiento. Suponga que todos los
eslabones de la cadena tienen la misma rapidez lineal V ¿La aceleración lineal a es también la
misma para todos los eslabones de la cadena? ¿Qué relación hay entre las aceleraciones
angulares de las dos ruedas dentadas? Explique.
6.- ¿Qué relación hay entre las aceleraciones radiales de los puntos en los eslabones de la
cadena en el problema anterior?
7.-La velocidad y aceleración angular pueden tratarse como vectores; no así el desplazamiento
angular, a pesar de tener magnitud y dirección, porque no obedece a la ley conmutativa DE LA
SUMA DE VECTORES. Demuestre esto de la siguiente forma. Coloque un libro sobre su mesa
con la portada hacia arriba, de modo que pueda leer las palabras. Gire el borde lejano 90º
hacia usted sobre un eje horizontal. Llame a este desplazamiento “alfa”. Ahora gire el borde
izquierdo 90º hacia usted sobre un eje vertical, llame a esto desplazamiento “beta”. El lomo
del libro ahora deberá mirar hacia usted con las palabras orientadas de modo que pueda
leerlas. Ahora comience otra vez pero realice las rotaciones en orden inverso ¿Es diferente el
resultado? ¿Es decir, alfa+beta=beta+alfa?
8.- ¿Para qué sirve el ciclo de centrifugado de una lavadora? Explique en términos de las
componentes de la aceleración.
9.- ¿Cómo podría usted determinar experimentalmente el momento de inercia de un cuerpo
irregular alrededor de un eje?
10.- ¿Puede imaginar un cuerpo que tenga el mismo momento de inercia para todos los ejes
posibles. Si es así, de un ejemplo y si no, explique porque no es posible. ¿Puede imaginar un
cuerpo que tenga el mismo momento de inercia para todos los ejes que pasan por un cierto
punto? Si es así, de un ejemplo e indique donde está el punto.
11.- Un cuerpo cilíndrico tiene masa M y radio R ¿Puede estar distribuida la masa dentro del
cuerpo de modo que su momento de inercia alrededor de su eje de simetría sea mayor que
𝑀𝑅 2 ? Explique.
12.- Para maximizar el momento de un volante y minimizar su peso ¿Qué forma y distribución
de masa debe tener? Explique.
Dinámica del movimiento de rotación. Aplicado a los pernos
1.- ¿puede una sola fuerza aplicada a un cuerpo cambiar su movimiento tanto traslacional
como de rotación?
2.-All apretar los pernos de la pieza que cierra el cuerpo de los cilindros de un motor de coche
la cantidad critica es el momento de trosion aplicado a los pernos ¿Por qué es mas importante
que la fuerza real aplicada al mango de la llave?
3.- Si 𝑟⃑ y 𝐹⃑ no son perpoendiculares , siempre hay dos angulos entre sus direcciones que dan
al mismo momento de torsión para magnitudes dadas de estos vectores . explique por que ,
ilustre su respuesta con un esquema.
Ç
4.- suponga que puede usar cualquier tipo de ruedas en el diseño de un carrito de cuatro
ruedas sin motor para carreras cuesta abajo partiendo del reposo . dentro de las reglas para el
peso total del vehiculo y el conductor.¿Conviene usar ruedas grandes y masivas o pequeñas y
ligeras .¿Conviene usar ruedas solidas o ruedas con mayor parte de la masa en el borde?
5.- Cuanto es mayor es la fuerza que se aplica al frenar conduciendo un auto hacia adelante ,
mas baja el frente del auto y mas sube la parte de atrás.¿Por que?¿Que sucede al acelerar
hacia adelante?¿Porque los vehículos de aceleración rápida no usan solo tracción delantera?
6.- El cigüeñal del motor de un automóvil tiene un volante para aumentar el momento de
inercia alrededor del eje de roteacion ¿Por qué es deseable esto?
7.-Al enender un motor eléctrico , tarda mas en alcanzar su rapidez final , si hay una rueda de
amolar conectada al eje.¿Por que?
8.- Considere la idea de un coche impulsdado por energía almacenada en un volante giratorio
que puede recargarse con un motor eléctrico ¿Qué ventajas y desventqjas tendría un sistema
ssi en comparación con mecanismos de impulso mas conmvencionales?¿Podria almacenarse
tanta energía como en un estanque de gasolina?¿Que factores limitarían el almacenamiento
máximo de energía?
9.-Una rueda de amolar eléctrica sigue girando durante 1 minuto o mas después de apagarse
el motor , pero un taladro eléctrico gira solo unos cuantos segundos.¿A que se debe la
diferencia?
10.- Los cocineros experimentados saben si unh huevo esta crudo o cocido haciéndolos rodar
por una pendiente y atrapándolo abajo.¿Como es esto posible? ¿En que se fijan?
11.- Parete de la enrgia cinetica de un coche que avanza esta en el movimiento de rotación de
sus ruedas . al aplicarse los frenos a fondo en una calle con hielo , las ruedas se bloquean y el
coche comienza a deslizarse ¿Qué pasa con la energía cinetica de rotación?
12.- Usted esta parado en el centro de una mesa giratoria horizontal grande que comienza a
girar libremente (ningún mecanismo la impulsa) .si usted camina hacia el borde de la mesa
¿Qué pasa con el momento angular combinado de usted y la mesa?¿Que pasa con la rapidez
de rotación de la mesa?.Explique