Trabajo Física

TALLER 1 DE FISICA OPTICA Y ONDAS

TEMA: Movimiento Circular Uniforme

Nombre:________________________________________Grupo:________Fecha:________

OBJETIVO:

Emplear los conceptos vistos en las sesiones de clase para la solución de los ejercicios que aquí se presentan.

INTRODUCCIÓN:

1. Un automóvil va por una curva sin peralte de radio R. Si el coeficiente de fricción estática entre los neumáticos y la carretera es μ_s. ¿Cuál es la rapidez máxima vmax con que el conductor puede tomarse la curva sin derrapar? (figura 1)

Figura 1

2. Para un automóvil que viaja con cierta rapidez, es posible peraltar una curva con un ángulo tal que los autos que viajan con cierta rapidez no necesitan fricción para mantener el radio con que dan vuelta. El auto podría tomar la curva aun sobre hielo húmedo. Un ingeniero propone reconstruir la curva del ejercicio anterior de modo que un auto con rapidez v pueda dar la vuelta sin peligro aunque no haya fricción. ¿Qué ángulo de peralte β debería tener la curva? (figura 2)

Figura 2

3. El joven David, quien mató a Goliat, experimentó con hondas antes de derribar al gigante. Encontró que podía hacer girar una honda de 0.6 m de longitud con una relación de 8 rev/s. Si aumentaba la longitud a 0.9 m, podría girar la honda sólo 6 veces por segundo. A) ¿Qué relación de rotación da la mayor rapidez a la piedra en el extremo de la honda? B) ¿Cuál es la aceleración centrípeta de la piedra a 8 rev/s? c) ¿Cuál es la aceleración centrípeta a 6 rev/s?

4. En la autopista un automóvil de 1125 Kg y una camioneta de 2250 Kg se acerca a una curva que tiene un radio de 225 m. a) ¿Con qué ángulo el ingeniero responsable debería peraltar esta curva, de modo que los vehículos que viajen a 65 mi/h puedan tomarla con seguridad, sin que importe la condición de sus neumáticos? ¿Un camión pesado debería ir más lento que un auto más ligero? B) Cuando el auto y la camioneta toman la curva a 65 mi/h, encuentre la fuerza normal sobre cada uno debida a la superficie de la autopista.

5. En otra versión del “columpio gigante”, el asiento está conectado a dos cables, como se indica en la figura 3, uno de los cuales es horizontal. El asiento gira en un círculo horizontal a una tasa de 32 rpm (rev/min). Si el asiento pesa 255 N y una persona de 825 N está sentada en él, obtenga la tensión en cada cable.

Figura 3

6. Un avión desciende siguiendo una trayectoria curva de radio R a la velocidad v. La aceleración centrípeta es de 20 m/s2. Si tanto la velocidad como el radio se duplican ¿qué valor tendrá la nueva aceleración?

7. Considere las “Sillas voladoras” de la figura 4. La longitud L = 10 m y la distancia a = 3 m. ¿Cuál tendrá que ser la velocidad tangencial de la silla para que la cuerda forme un ángulo de 30° con la vertical?

Figura 4

8. Un niño está empujando un carrusel (tiovivo). El ángulo que describe el carrusel al girar varía con el tiempo según θ(t)=γt+βt^3, donde γ=0.400 rad/s y β=0.0120 rad/s^3. A) Calcule la velocidad angular del carrusel en función del tiempo. B) ¿Qué valor inicial tiene la velocidad angular? C) Calcule el valor instantáneo de la velocidad angular ω en t = 5 s y la velocidad angular media en el intervalo de t = 0 s a t = 5 s.

BIBLIOGRAFÍA:

SERWAY – JEWETT. (2008) Física. Tomo I. Séptima edición. Cengage Learning

SEARS – ZEMANSKY. (2009) Física. Tomo I. Decimosegunda Edición. Pearson. México

TIPPENS, Paul. Física conceptos y aplicaciones. Séptima Edición. McGrawHill.

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