Movimiento Circular Uniforme - Preuniversitario| Ciudad de San Felipe

Movimiento Circular Uniforme
FISICA
Preuniversitario San Felipe y Santiago
Responde:
1.- ¿Qué se entiende por MCU? ¿Cuáles son sus características?
2.- ¿Qué se entiende por fuerza centrípeta?
3.-¿Por qué el MCU es acelerado si el módulo de la velocidad no cambia?
Ejercicios y problemas
1 .Una pesada bola de hierro está sujeta por medio de un resorte a una
plataforma que rota con MCU, como se ve en la figura. Dos personas, una
sobre la plataforma y la otra sobre el suelo en reposo, observan su
movimiento. ¿Cuál observador ve que algo tira de la bola hacia afuera y estira el resorte? ¿Cuál
observador ve que el resorte tira de la bola y le imparte un movimiento circular?
2.a) Al aumentar la distancia al eje de giro, la velocidad tangencial de la bola del ejercicio anterior:
¿aumenta disminuye o no cambia? b) ¿Y su aceleración?
3. En el juego de la figura las personas no se caen aun cuando la plataforma se
coloque en posición casi vertical. ¿Por qué?
4. En el juego de la figura anterior: a) ¿Cuál es la dirección de la fuerza neta
sobre las personas? ¿Y cuál su sentido?
b) El sentido de la fuerza ¿depende del observador?
c) Para un observador sobre la plataforma, la fuerza que empuja a las personas
“contra las paredes” hacia afuera del juego, es la acción, ¿Dónde actúa la
reacción? Explica.
Problemas 3 y 4
5. Un insecto de 2,0g de masa se posa sobre un disco de vinilo que gira 33 vueltas por minuto, a 10
cm del eje de giro. a) ¿Cuál es el período de rotación?
b) ¿Qué valor tiene su velocidad tangencial?
c) ¿Cuál es la aceleración que experimenta?
d) Calcula la fuerza neta sobre él, indica dirección y sentido.
6. Un carro de montaña rusa baja por una pista de forma de círculo vertical de 100m de radio. Una
persona de 80kg de masa se sienta sobre un dispositivo capaz de medir fuerzas. ¿Qué fuerza es la
que mide dicho dispositivo? ¿Qué medida indicará si al llegar a la parte más baja viaja a 40m/s?
7.- El piloto de un avión de 75kg de masa, realiza una circunferencia vertical a 540Km/h. a) ¿Cuál es
el radio de la circunferencia que describe si la aceleración centrípeta es 50m/s 2 en el punto más bajo
de la trayectoria? b) ¿Cuál es el peso aparente del piloto en ese punto?
8.- Una bola de 2,0 Kg atada a una cuerda de 1,0 m de largo describe un movimiento circular
uniforme en el plano horizontal con radio 60cm.
Determina: a) El ángulo que se desvía la cuerda de la vertical. b)La tensión de la cuerda.
c) La aceleración centrípeta. d)El módulo de v instantánea.
60º
R
9.Un cuerpo de m= 0,20Kg gira atado de una cuerda con una velocidad de módulo
2,1m/s, describiendo una circunferencia horizontal como se indica en la figura.
a) Represente las fuerzas que actúan sobre el cuerpo considerando despreciables las
fuerzas de fricción, y halle la fuerza neta. b) ¿Cuál es el radio de la trayectoria que
describe el cuerpo? c) Calcule el período de rotación.
10.-Cuando un auto toma una curva en una ruta horizontal, la fuerza neta que lo
hace girar se origina en el rozamiento estático entre las ruedas y el piso. Para
estos no patinen en las curvas, las rutas son peraltadas, (inclinadas hacia el
centro de giro). De este modo la fuerza normal tiene una componente vertical,
que anula al peso y otra horizontal, centrípeta. Observa el diagrama de fuerzas de
la siguiente figura e indica:
a) ¿Quienes ejercen las fuerzas nombradas R y W sobre el auto?
b) Escribe una ecuación para la aceleración centrípeta en función de la fuerza
reacción normal y el ángulo de peralte.
c) ¿Cuál es la máxima velocidad con que un vehículo puede tomar una curva de 70m de radio
peraltada 20º sin que patinen las ruedas?
11. Una curva de 20m de radio está peraltada. Calcule el ángulo de peralte para
que pueda tomarla un auto cuya velocidad es 36 Km/h
12.Una automóvil toma una curva de radio 100m a una velocidad de módulo 90 km./h
¿Cuál es el módulo de la aceleración centrípeta?
13. Una cuerda gira con M.C.U. alrededor de un punto fijo O efectuando
dos revoluciones por segundo (R.P.S.) en un plano horizontal. En los puntos
A y B se ubican dos naranjas RA= 20 cm y RB=30 cm desde el centro
respectivamente. Sus masas son mA= 50 g y mB= 70g. Calcular
a) El período de cada naranja.
b) Las velocidades tangenciales de cada una
c) La tensión del tramo de cuerda entre A y B
d) La tensión del tramo de cuerda entre O y A.
14 Las poleas A y B estan ligadas por una correa. Sus radios son RA=20 cm,
RB= 10cm . La polea A gira a 120 R.P.M.: a)Determinar la frecuencia de
giro de la polea B. b)Determinar la aceleración centrípeta de un punto de
la correa cuando rodea a B.
B
vo
O
A
RB
RA
15 Una partícula de masa m= 1,2 x 10-23 kg. tiene en el punto A
una velocidad v0 cuyo módulo se mantiene constante y es v0 =3,7m/s.
Si la partícula recorre la trayectoria semicircular indicada en 3,14 x
10-1s.
a) ¿Cuál es el radio de la trayectoria?
b) Determine módulo dirección y sentido de la fuerza neta que actúa
sobre la partícula en el punto B?
A
A
16 Un cuerpo de masa m = 2,0 kg realiza un M.C.U. en un plano
horizontal en torno a un punto O. atada a un hilo inextensible de
longitud 1,0m. Si entre los puntos A y C el módulo de la variación
de la velocidad es 10m/s. Hallar el período y la tensión
del hilo en el punto B
A
B
B
B
O
C
17 La piedra de masa 0,10 kg gira en un plano horizontal con M.C.U.
atada a una cuerda de masa despreciable, sobre una mesa lisa en sentido
horario. La variación de velocidad que sufre la piedra entre A y B es
14 m/s. Si la cuerda tiene una longitud de 0,20m
¿Cuál es la frecuencia de giro de la piedra?