MOVIMIENTO CIRCULAR Y LEYES DE NEWTON

Universidad Dr José Matías Delgado

Facultad de Ingeniería

Materia: Física I

Docente: Ing. Silvia M. Henríquez de Castillo

MOVIMIENTO CIRCULAR Y LEYES DE NEWTON

1. Un ciclista recorre una pista circular horizontal con una rapidez constante de 12 m/s. Si en una longitud de 80 m el ciclista barre un ángulo de 30º, diga: a) cuál es el radio de la pista; b) cuáles son las magnitudes de las componentes normal y tangencial de su aceleración;  c) cuál es la magnitud de su aceleración lineal. R/ a) 152.8 m; b) ac = 0.942 m/s2;  aT = 0; c) a = 0.942 m/s2)

[pic 1]

1.  Las poleas A y B, están ligadas por una correa. Sus radios son RA = 20 cm y RB = 10 cm . La polea A gira a 120 revoluciones por minuto.  Determinar: a)   La frecuencia de giro de la polea B.  R/ 25.13 rad/s, b)  la aceleración centrípeta de un punto de la correa cuando rodea a B. R/ 63.16 m/s2.

1. Un automóvil cuyas ruedas tienen un radio de 30 cm , marcha a 50 km/h. En cierto momento su conductor acelera hasta alcanzar una velocidad de 80 km/h , empleando en ello veinte segundos. Calcular:

a)   la aceleración angular de las ruedas  R/ 1.39 rad/s2

b)  el número de vueltas que dio en esos 20 s R/ 191.6

1. El radio del neumático de un automóvil mide 29 cm y gira 830 rpm cuando está montado en un aparato para balancear neumáticos. Determine la velocidad a la que se mueve el borde exterior del neumático. R/ 25 m/s

1. Una estación espacial gira para ocasiona gravedad artificial. La rapidez de rotación se elige de modo que la rapidez del anillo exterior A (rA = 2150 m) simula la aceleración de la gravedad en la superficie del planeta Venus (8.62 m/s2). a) ¿En cuánto tiempo gira la estación espacial en torno de su eje?; en otras palabras, ¿cuál es su periodo?, b) ¿Cuál debe ser el radio rB del anillo interior B, de modo que simule la aceleración de la gravedad sobre la superficie del planeta Mercurio (3.63 m/s2) R/ a) 99.3 s, b) 906.6 m

1. La órbita de la Luna alrededor de la Tierra es aproximadamente circular, con un radio promedio de 3.84 x 108m. La Luna completa una revolución en torno a la Tierra y en torno a su eje en 27.3 días. Calcular a) la rapidez orbital media de la Luna, b) la rapidez angular, c) aceleración centrípeta.

      R: a) 1023m/s, b) 2.7x10-6 rad/s, c) 2.7x10-3 m/s.

1. Un móvil dotado de M.C.U. da 280 vueltas en 20 minutos, si la circunferencia que describe es de 80 cm de radio, hallar: a) ¿Cuál es su velocidad angular?, b) ¿Cuál es su velocidad tangencial?, c) ¿Cuál es la aceleración centrípeta?. R/ a) 1.47 /s        , b) 117.29 cm/s, c) 171.95 cm/s²[pic 2]

1. Un volante de 20 cm de radio posee una velocidad tangencial de 22.3 m/s. Hallar: a) ¿Cuál es su frecuencia?, b) ¿Cuál es su número de R.P.M.?. Respuesta: a) 17.75 Hz        b) 1065 R.P.M.

1. Un satélite gira en una órbita circular alrededor de la Tierra, a una altitud de 500 km sobre el nivel del mar, completando una vuelta respecto al centro de la tierra en 95 minutos .¿Cuánto vale la aceleración gravitatoria en el lugar donde se encuentra el satélite? Radio de la tierra = 6.37 x 106 m. R/ 8.38 m/s2

1. Un ventilador completa 1200 revoluciones cada minuto. Considere que la punta del aspa tiene una longitud de 0.15 m. a) ¿Qué distancia se mueve la punta en una revolución?, b) La rapidez y aceleración de la punta del aspa?, c) ¿Cuál es el periodo del movimiento?. R/ 0.94 m,  19 m/s., 2.4 × 103 m/s2, 50 ms.

1. Un tren que pesa 4.9x106 N, una vez que la máquina interrumpe la tracción se detiene al cabo de 1 minuto por la acción de una fuerza F =9.8x106 N. ¿A qué velocidad marchaba el tren?

1. Una fuerza F1 sobre una masa “M” produce una aceleración a1=3 m/s2. Otra fuerza F2 sobre una masa “2M” produce una aceleración a2=2 m/s2. Determinar la aceleración que producirán F1 y F2 actuando sobre una masa “5M”, en direcciones perpendiculares entre sí. R/ 1 m/s2.

1. Una partícula de 0.34 kg se mueve en un plano xy de acuerdo con la ecuación x (t)= - 15 +2 t – 4 t3  y Y (t) = 25 +  7 t - 9 t2. Con X y Y  en metros y t en segundos. Para tiempo  t =0.7 s, ¿cuáles son (a)La magnitud y (b) el ángulo (relativo a la dirección positiva del eje x) de la fuerza neta sobre la partícula. R/ 8.37 N,  47°.

1. Un tren de carga tiene una masa de 1.5 x 107 kg. Si la locomotora puede ejercer un jalón constante de 7.5 x 105 N. ¿Cuánto tarda en aumentar la velocidad del tren del reposo hasta 80 km/h?. R/ 444.4 s.

1. Una nave de aterrizaje se aproxima a la superficie de Calixto, uno de los satélites (luna) de Júpiter, si el motor del cohete le imprime un empuje hacia arriba de 3260 N, la nave descendería a velocidad constante, considerando que Calixto no tuviera atmósfera. Si el empuje hacia arriba es de 2200 N, la nave aceleraría hacia abajo a 0.390 m/s2. a) ¿Cuánto pesa la nave de aterrizaje cerca la superficie de Calixto?, b) ¿Cuál es su masa?, c) ¿Cuál es la aceleración debida a la gravedad cerca de la superficie de Calixto?. R/ 3260 N, 2718 kg, 1.2 m/s2.

1. Un automóvil que se mueve inicialmente a una velocidad de 80 Km/h y que pesa 13,000 N es detenido a una distancia de 61 m. Encuentre a) la distancia de frenado y b) el tiempo requerido para que se detenga. Suponiendo la misma fuerza de frenado, halle c) la distancia y d) el tiempo requerido para que se detenga si el automóvil estuviera viajando a razón de 40 km/h.

1. Para modelar una nave espacial, el motor de un cohete  de juguete se sujeta firmemente a un gran disco que puede deslizar con fricción despreciable sobre una superficie horizontal, que se toma como plano xy. El disco de 4.0 kg tiene una velocidad de (3.0 i) m/s en un instante. Ocho segundos después, su velocidad es (8.0 i+10.0 j) m/s. Si supone que el motor de cohete ejerce una fuerza horizontal constante, encuentre a) las componentes de la fuerza y b) su magnitud.

1. Además de su peso, un objeto de 2.80 kg está sometido a otra fuerza constante. El objeto parte del reposo y en 1.20 s experimenta un desplazamiento de (4.20 i + 3.30 j) m/s, donde la dirección de j

es la dirección vertical hacia arriba. Determine la otra fuerza.

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