mcuv y dinamica del movimiento circular final
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Componente tangencial y normal de la ACELERACION
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Se define movimiento circular
como aquel cuya trayectoria es una
circunferencia.
Posición P, q Se representa encoordenadas polares r y
q
donde la
unica variable f(t) es q ya que
r= cte
Desplazamiento angular, Δθ
Velocidad angular, w
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La localización de un objeto que viaja en una trayectoria circular se
especifica más adecuadamente por medio de coordenadas polares r y q.
La coordenada angular puede estar dada en las unidades grados o radianes.
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Un radián es el ángulo subtendido por el arco cuya longitud es igual al radio
del círculo.
r
s
q
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R
S q
t t t 12
12
q q q w
Desplazamiento angular
Rapidez angular
media
t t
q w lim 0Rapidez angular instantánea
t
q
w
Velocidad angular
media
r v
w Velocidad lineal o tangencial
r v w
Rapidez lineal o tangencial
f T
1 Periodo
f w 2
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w q
w q
La velocidad angular es perpendicular al plano y cumple la regla de la
mano derecha.
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Relación entre v y
r v
w
w
yv
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Las ecuaciones del movimiento circular uniforme son
análogas a las del movimiento rectilíneo uniforme
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2
24
T
Ran
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En este movimiento la rapidez no es constante. Ejemplo: Uncarro de montaña rusa que frena y se acelera al moverse en
un lazo vertical.
cte R
v
an
2
dt
vd
a
tan
La aceleración radial (centrípeta) es mayor donde v (velocidadtangencial) es mayor.
La aceleración tangencial tiene la dirección de la velocidad si la
partícula está acelerando, y la dirección opuesta si está
frenando.
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t
w
t t
w
0lim(rad/s2)
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EJEMPLO 1:
Una partícula que realiza un MCUV, inicia su recorrido con wo = 10rad/s y en t=4s
su rapidez angular es de 25 rad/s ¿ cual es la aceleración angular de la partícula ?.
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EJEMPLO 2:
Una rueda de 50cm de diámetro tarda 10 segundos en adquirir una velocidad
constante de 360rpm.
a) Calcular la aceleración angular del movimiento.b) Cuando la rueda llega a la velocidad anterior, ¿cuál es la velocidad lineal de un
punto de la periferia?
c) Calcula la aceleración centrípeta que posee la rueda a los 5 segundos.
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EJEMPLO 3:
La frecuencia de rotación de un volante es de 24Hz. 5 segundos después la
frecuencia ha disminuido a 3Hz. Calcular:
a) la velocidad angular inicial y final.b) la aceleración angular en ese intervalo.
c) el número de vueltas dadas en esos 5 segundos.
d) Si el radio del volante es de 20cm, calcula la velocidad lineal y la aceleración
centrípeta cuando t = 0.
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TAREA:
Un hombre hace girar una honda desde el reposo durante 10 segundos con una
aceleración angular de π rad/s2 , momento en el cual suelta la cuerda para dejar
salir el proyectil. ¿A qué velocidad sale despedido este si la cuerda de la hondamide 60cm?
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TAREA
Un bicicleta con ruedas de radio R=35cm pasa por un charco de agua a 20km/h.
A. ¿Cuál será la aceleración centrípeta de las gotas cuando abandonen la
rueda?
B. Haga un esquema de la trayectoria de la gotas al dejar la rueda.
Suponiendo que el ciclista carezca de guardabarros,
C. ¿Cuál será la máxima altura a la que lleguen las gotas?
D. ¿Cuál será la máxima distancia (desde la bicicleta) a donde caerán?.
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mcu mcuv
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FUERZA CENTRIPETA
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Cuando un auto
entra en curva ,
la fr icción juega
un rol impo r tante
debido a quehace el papel de
fu erza cen trípeta
que el auto
requiere para
po der girar.
CURVAS SIN PERALTE
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PROBLEMA
Determinar la velocidad máxima de entrada a una curva sin peralte.
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Curva con peralte
mg
n
mg
n n cos q
n sen q
r vmn
2
sen q mg n q cosrg v
2
tan q
q
De las ecuacion es se puede deduc ir que si el radio d e curvatura es
grande, la velocid ad con que entra un auto en un a curva puede ser
grande. De igual form a, si se desea que la veloc idad sea grande,
el ángu lo de peralte debe ser grand e.
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PROBLEMA (PERALTE EN CURVAS)
En una de las autopistas de la ciudad de Guayaquil existe una señalque indica la máxima velocidad en la salida de dicha autopista no
debe exceder los 72km/h. Si se conoce que el radio de curvatura es
de 300m, determinar el ángulo de peralte que debe existir en dicha
salida.
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EL PENDULO CONICO
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Un cuerpo pequeño de masa m está suspendido de una cuerda de longitud L. El cuerpo gira
en un círculo horizontal de radio r con rapidez constante v. Encuentre la velocidad del cuerpo
y el periodo de revolución, Tp, definido como el tiempo necesario para completar una
revolución.
(1) Tcosq = mg (2)Tsenq =mar = (mv2)/r
Al dividir 1 y 2, eliminamos t y encontramos
tan = v
2
/rgV= √(rg tan⍬) = √(Lgsen⍬tan⍬)
(3) Tp= 2r/v = 2r/√ (rg tan ) = 2√( L cos )/g
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PROBLEM
Una bola de 0.500 kg de masa está unida al extremo de una cuerda cuya longitud
es 1.50m. Si la cuerda puede soporta una tensión máxima de 50.0 N, ¿cuál es lavelocidad máxima que la bola puede alcanzar antes de que la cuerda se rompa?
FC = m ac T=m v2/r
V=
(Tr/m)
Vmáx= √(Tmáx r/m)=
Vmáx= √((50 N*1.50m)/0.500kg)Vmáx= = 12.2 m/s
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T RE
En un parque de diversiones, un carrito y sus pasajeros tienen una masa total de
500kg y se encuentra en la parte alta de un juego del parque. El carrito tiene una
rapidez de 25m/s en el punto B.
a) Determinar la fuerza que la pista ejerce sobre el carrito en el punto B.
b) Determinar la velocidad máxima que debe tener el carrito para no salirse de la
pista en el punto C.
Respuesta:
a) T=36250N.
b) vmax
=7m/s
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EJEMPLO :
Dos objetos de 3 y 2 kg están unidos por una cuerda que pasa a través de una
polea (ambas de masa despreciable). Use g=10 m/s2.
Calcular:
a) La aceleración de los pesos
b) La tensión de la cuerda.
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Solución :
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EJEMPLO :
Un bloque de 750 kg es empujado hacia arriba por una pista inclinada de 15º
respecto de la horizontal. Los coeficientes de rozamiento estático y dinámico son
0.4 y 0.3 respectivamente. Determinar la fuerza necesaria para:
a) Iniciar la subida del bloque por la pista.
b) Para mantener el bloque en movimiento con velocidad constante, una vez que
este se ha iniciado.
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Solución :
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EJEMPLO :
Determinar la aceleración de los bloques. El coeficiente de rozamiento entre las
superficies en contacto es μ =0.2. La polea tiene masa despreciable.
Usar g =9.8 m/s2
S l ió
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Solución :
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TAREA :
En el sistema mostrado en la figura, las poleas y las cuerdas son ideales y las
superficies en contacto son lisas. Considere m1 = 1.0 kg, m2 = 2.0 kg, m3 = 3.0
kg, g = 10m/s2
y un sistema de referencia en el piso.
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Solución:
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