Guía Movimiento Circular Uniforme

1.       Una partícula de masa 2 kg describe un MCU dando 3 vueltas por segundo, en una trayectoria de radio 0,5 m. Calcular el período, la rapidez angular, la rapidez tangencial, la aceleración centrípeta y la fuerza centrípeta.

2.       En cada una de las figuras de este ejercicio tenemos la trayectoria de una partícula que se desplaza de “A” a “B”. Trace, en las figuras, el vector velocidad de la partícula en los puntos “A” y “B” suponiendo que:

a.       En la figura (a) el movimiento es uniforme.

b.      En la figura (b) el movimiento es uniformemente acelerado.

c.       En la figura (c) el movimiento es uniforme.

d.      En la figura (d) el movimiento es uniformemente acelerado.

3.       ¿Cuándo se puede decir que una partícula en movimiento posee aceleración centrípeta?

4.       Siendo  y  los vectores velocidad tangencial y aceleración centrípeta de una partícula en un instante determinado, ¿Cuál es el valor del ángulo formado por estos vectores?

5.       Un auto se encuentra en movimiento circular uniforme, en donde el sentido del movimiento es horario, ver figura. Suponga que la pista tiene un radio de 100m, y que el auto le da 2 vueltas en cada minuto.

a.       ¿Cuál es, en segundos, el periodo del movimiento del auto?

b.      ¿Cuál es, en Hertz, la frecuencia de este movimiento?

c.       ¿Cuál es la distancia que recorre en cada revolución (perímetro de la circunferencia)?

d.      ¿Qué valor tiene la velocidad tangencial del vehículo?

e.      ¿Qué valor tiene la aceleración tangencial del automóvil?

f.        ¿Qué valor tiene la aceleración centrípeta del automóvil?

g.       ¿Cuál es el ángulo, en grados y radianes, que describe el auto durante un periodo?

h.      ¿Qué valor tiene la velocidad angular del vehículo?

6.       Un cuerpo de masa 1,5 kg describe una trayectoria circular de radio R = 2 m, con movimiento uniforme de velocidad v = 4 m/s

a.       Para que el cuerpo describa este movimiento, ¿es necesario que una fuerza actúe sobre él? ¿Cómo se denomina esta fuerza?

b.      Calcule la magnitud de la fuerza que actúa en el cuerpo. ¿Hacia a dónde apunta?

c.       Si la fuerza dejase de actuar sobre el cuerpo, ¿Qué tipo de movimiento adquiriría?

7.       Los puntos periféricos de un disco que gira uniformemente, se mueven a 40 m/s. Si los puntos que se encuentran a 2 cm de la periferia giran a 30 m/s, ¿cuánto mide el radio del disco?

8.       Las poleas de la figura, están ligadas por medio de una correa. Si la polea de mayor radio da 8 vueltas cada 4 s, entonces ¿Cuál es la frecuencia de la polea de radio menor?

9.       ¿Cómo se relaciona la frecuencia de pedaleo de un ciclista con la rapidez media de su movimiento?, para responder, solucione las siguientes alternativas:

a.       ¿Cómo se relaciona la rapidez tangencial del plato (v_plato) con la rapidez tangencial del piñón (v_piñón)? Expresen esta relación matemáticamente.

b.      ¿Cómo se relaciona la rapidez angular del plato (ω_plato) con la rapidez angular del pedaleo (ω_pedaleo)? Expresen esta relación matemáticamente.

c.       ¿Cómo se relaciona la rapidez angular del piñón (ω piñón) con la rapidez angular de la rueda (ω_rueda)? Expresen esta relación matemáticamente.

d.      Considerando estas relaciones y a partir de las medidas de los radios del piñón (R_piñón), del plato (R_plato) y de la rueda (R_rueda), usen la fre­cuencia de pedaleo medida para calcular la rapidez tangencial de la rueda trasera de la bicicleta.

e.      ¿Cómo se relaciona la rapidez tangencial de la rueda con la ra­pidez del ciclista?