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Resumen Hemos definido el movimiento circular uniforme como un movimiento con trayectoria circular en el que la rapidez es constante y únicamente cambia la dirección. El cambio de dirección causado por una fuerza central se denomina aceleración centrípeta. Los principales conceptos que aparecen en este capítulo son los siguientes: • La rapidez lineal v de un objeto con movimiento circular uniforme se calcula a partir del periodo T o la frecuencia f : V ~ 2ttR T v = 2rrfR La aceleración centrípeta a , se calcula a partir de la rapidez lineal, el periodo o la frecuencia en la forma siguiente: v2 |fc! I
10.5. Cuando una pelota atada al extremo de una cuerda se hace girar en círculos a rapidez constante, la fuerza centrípeta dirigida hacia dentro es igual en magnitud a la fuerza centrífuga dirigida hacia fuera. ¿Representa esto una condición de equilibrio? Explique su respuesta. 10.6. ¿Qué factores intervienen para calcular los ángulos de los peraltes más adecuados en las carreteras? 10.7. ¿La fuerza centrífuga realiza algún trabajo en el movimiento circular uniforme? 10.8. Un motociclista recorre una pista circular con rapidez constante. ¿De dónde proviene la fuerza centrípeta y sobre qué actúa? ¿De dónde proviene la fuerza de reacción centrífuga y sobre qué actúa? 10.9. Una piedra atada al extremo de una cuerda se mueve describiendo un círculo vertical. ¿En qué condiciones puede ser constante su rapidez lineal? ¿Sobre qué actúa la fuerza centrípeta? ¿Sobre qué actúa la fuerza centrífuga? Problemas Sección 10.2 Aceleración centrípeta 10.1. Una pelota está unida al extremo de una cuerda de 1.5 m y gira en círculos con rapidez constante de 8 m/s. ¿Cuál es la aceleración centrípeta? Resp. 42.7 m/s2 10.2. ¿Cuáles son el periodo y la frecuencia de rotación de la pelota descrita en el problema 10.1? 10.3. Una polea motriz de 6 cm de diámetro se hace girar a 9 rev/s. ¿Cuál es la aceleración centrípeta en un punto localizado en el borde de la polea? ¿Cuál sería la rapidez lineal de una banda accionada por la polea? Resp. 95.9 m/s2, 1.70 m/s 10.4. Un objeto gira describiendo un círculo de 3 m de diámetro con una frecuencia de 6 rev/s. ¿Cuál es el periodo de revolución, la rapidez lineal y la aceleración centrípeta? 10.5. Un automóvil transita por una curva de 50 m de radio y recibe una aceleración centrípeta de 2 m /s2. ¿Cuál es su rapidez constante? Resp. 10.0 m/s 10.6. Un automóvil de 1500 kg recorre una pista circular con una rapidez constante de 22 m/s. Si la aceleración centrípeta es de 6 m /s2, ¿cuál es el radio de la pista? 10.7. 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? Resp. 40 m/s2 Sección 10.3 Fuerza centrípeta 10.8. Un niño de 20 kg se desplaza en círculos a 16 m/s sobre una pista de 16 m de radio, en uno de los juegos 10.10. ¿Cuál es el valor de la constante gravitacional G en la Luna? 10.11. Conociendo la masa de la Tierra, su distancia del Sol y su velocidad orbital, explique cómo se podría calcular la masa del Sol. 10.12. ¿De dónde proviene la fuerza que mantiene los satélites en órbita alrededor de la Tierra? ¿Realmente carecen de peso los satélites en órbita? ¿Qué pasa con la órbita si el satélite aumenta o disminuye su velocidad? 10.13. ¿Qué sucede con la fuerza gravitacional entre dos masas cuando la distancia entre ellas se duplica? ¿Qué pasa si cada una de las masas se duplica? 10.14. La Tierra se mueve más lentamente en su órbita durante el verano que en el invierno. Según las leyes de Kepler, ¿diría usted que la Tierra está más cerca o más lejos del Sol en los meses de invierno? mecánicos de una feria. ¿Cuál es la fuerza resultante sobre el niño? 10.9. Una piedra de 3 kg, atada a una cuerda de 2 m, oscila describiendo un círculo horizontal, de manera que completa una revolución en 0.3 s. ¿Cuál es la fuerza centrípeta sobre la piedra? ¿Se ejerce sobre la piedra alguna fuerza que la impulse hacia fuera? Resp. 2630 N, no 10.10. Un objeto de 5 kg oscila describiendo un círculo horizontal con una rapidez de 30 m/s. ¿Cuál es el radio de su trayectoria si la fuerza centrípeta es de 2000 N? 10.11. Dos masas de 8 kg están unidas en el extremo de una varilla de aluminio de 400 mm de longitud. La varilla está sostenida en su parte media, gira en círculos y sólo puede soportar una tensión máxima de 800 N. ¿Cuál es la frecuencia máxima de revolución? Resp. 3.56 rev/s 10.12. Una camisa mojada de 500 g gira contra la pared interna de una máquina lavadora a 300 rpm. El diámetro del tambor giratorio es de 70 cm. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza resultante sobre la camisa? 10.13. Un corredor de 70 kg recon-e una pista de 25 m de radio con una rapidez de 8.8 m/s. ¿Cuál es la fuerza central que hace al corredor describir la curva y a qué se debe esa fuerza? Resp. 217 N, a la fricción 10.14. En una carrera de trineos realizada durante la olimpiada de invierno, un equipo toma una curva de 24 ft de radio con una rapidez de 60 mi/h. ¿Cuál es la aceleración? ¿A cuántas g están sometidos los tripulantes? 216 C ap itu ló lo Resumen y repaso
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Resumen El almacenamiento de cargas
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26.3. ¿Cuál sería el radio de un
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27.1 El movimiento de la carga elé
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La dirección de la corriente eléc
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Los instrumentos para obtener imág
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Resumen Hemos visto que ios campos
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Fuerza y momentos de torsión en un
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Resumen El momento magnético de la
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Inducción electromagnética Las im
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31.1 Ley de Faraday 603 Figura 3 1
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Resumen La investigación sobre la
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Reflexión y espejos La luz láser
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Preguntas de repaso Comente esta af
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Preguntas para la reflexión críti
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