GUIA No 8 MCU y Fc

INSTITUCION EDUCATIVA JULIUS SIEBER
ESTUDIANTE: _________________________________ CURSO__________
DOCENTE: NELSON URIEL TOVAR QUIROZ
FISICA
GUIA No 8
MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME (M.C.U.)
Es el movimiento de una partícula (P) cuya
trayectoria es una circunferencia y recorre
arcos iguales en tiempos iguales.
Elementos del MCU
1)
Período (T): es el tiempo que tarda un
objeto en dar una vuelta “n” completa. Su
unidad de medida es el segundo (s).
𝑡
𝑇=
(1)
𝑛
Donde t es el tiempo medido en segundos (s) y
n es el número de vueltas o revoluciones y no posee unidades.
2) Frecuencia (f): Es el número de vueltas o revoluciones que da un objeto en un
segundo. Su unidad en el sistema internacional es el Hertz (Hz).
𝑓=
𝑛
𝑡
donde
1
𝑠
= 1 𝐻𝑧
(2)
Podemos observar que el período y la frecuencia son cantidades inversas, por lo
tanto:
𝑓=
1
y
𝑇
𝑇=
1
𝑓
(3)
3) Frecuencia angular o velocidad angular (w): es el ángulo barrido por el radio en
la unidad de tiempo. El ángulo debe estar medido en radianes, por lo tanto la
unidad de medida de la frecuencia angular es rad/s.
𝑤=
2𝜋
𝑇
o
𝑤 = 2𝜋𝑓
(4)
4) Velocidad lineal o tangencial (VL ): Es un vector tangente a la circunferencia,
pero que cambia de dirección cuando el cuerpo cambia de posición a medida
que transcurre el tiempo; el valor de su magnitud siempre es constante.
𝑣𝐿 = 𝑤𝑅
(5)
Donde R es el radio de la circunferencia.
5) Aceleración Centrípeta (acp): Es la que aparece como consecuencia del cambio
de dirección de la velocidad lineal, y está dirigida hacia el centro del circulo. La
aceleración centrífuga (acf) tiene la misma magnitud pero dirección contraria.
Las dos se calculan según la siguiente expresión:
2
𝑎𝑐 = 𝑤 𝑅
o
𝑎𝑐 =
𝑉2
𝑅
(6)
6) Fuerza centrípeta y Fuerza centrífuga (Fc): Como ya sabemos, un cuerpo
experimenta aceleración cuando sobre él se realiza una fuerza; en éste caso,
la fuerza que provoca la aceleración centrípeta, se denomina Fuerza
centrípeta, y la fuerza que provoca la aceleración centrífuga, se denomina
Fuerza centrífuga. Según la tercera ley de Newton, éstas dos fuerzas poseen
igual magnitud y dirección contraria.
𝐹 = 𝑀. 𝑎𝑐
(7)
Ejercicios:
1. Exprese en radianes los ángulos siguientes: a) 30o, 57 o, 90 o, 360 o, 420 o.
Expresa tu respuesta en valores numéricos y también en fracciones de 𝜋.
2. Un disco de esmeril de 0,25 metros de diámetro gira a 2 500 rev/min mientras
un operario pule un metal. Calcula: a) frecuencia de movimiento del disco en
Hz. b) la velocidad angular en rad/s c) La velocidad lineal de las chispas o
material desbastado d) la aceleración centrífuga, en dos puntos situados a 5
cm y 12,5 cm del centro del disco.
3. Las aspas de una licuadora gira a razón de 7 500 rev/min.
Calcula los
numerales a), b), c) y d), si el radio de la cuchilla es de 2cm.
4. Un conductor de vehículo en estado de embriaguez rodea una glorieta de 20 m
de radio a 60 km/h. Si el conductor barre un ángulo de 90o y mantiene la
velocidad constante durante la maniobra calcula: a) La distancia que recorre el
vehículo a lo largo de la glorieta, b) Su tiempo de duración,
c) la velocidad
angular del movimiento, d) la aceleración centrífuga que siente el vehículo y su
conductor.
5. Una piedra cuya masa es de 600g está atada al extremo de una cuerda de 3 m
de longitud. Si se hace girar por un período de 1.5 s en un plano horizontal,
¿Qué fuerza centrípeta ejerce la cuerda sobre la piedra?.
6. Dos poleas de 15 y 20 cm de radio, respectivamente giran conectadas por una
banda felxible. Si la polea de menor radio realiza 12 vueltas en un segundo,
¿Cuál será la frecuencia de la polea de mayor radio?
BIBLIOGRAFIA
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BAUTISTA, Ballén; SAAVEDRA, Oscar. Nueva Física 10. Santillana. Bogotá.
2008. 304p.
REESE, Ronald. Física universitaria I. Thomson. México D.F., 2002. 704 p.
ALONSO, Marcelo; ACOSTA, Virgilio. Introducción a la Física I. Cultural.
Bogotá. 1982
GIANCOLI, Douglas. Física, principios con aplicaciones. Pearson educación.
México D.F. 1997. 786 p.