DINAMICA DEL MOVIMIENTO CIRCULAR

FUERZA CENTRIPETA

Fuerza que obliga a un objeto a moverse en una trayectoria circular.

Ejemplos:

Como toda magnitud física vectorial, la fuerza centrípeta queda definida por su magnitud, dirección y sentido:

a) Magnitud: Se calcula mediante la segunda ley de Newton, aplicada al movimiento circular

Es posible expresar la magnitud de la fuerza centrípeta en función de la rapidez angular

b) Dirección y sentido: La dirección es radial y su sentido hacia el centro de la circunferencia

EJEMPLO 1:Un auto de 900 Kg de masa toma una curva de 30 m de radio a una rapidez de 36 Km/h

a) Determina la fuerza centrípeta sobre el autob) ¿Quién proporciona esta fuerza?c) Si el coeficiente de fricción entre los neumáticos y la carretera es

de μ= 0,5. ¿El auto logrará tomar la curva?d) ¿Cuál es el máximo valor de rapidez que puede desarrollar el auto

para tomar la curva sin problemas?

EJEMPLO 2:

Un auto de 800 Kg toma una curva cuyo radio de giro es 9 m. Si el coeficiente de roce entre los neumáticos y el pavimento es de μ= 0,8¿Cuál es la máxima rapidez que puede alcanzar el automóvil?

Fuerzas radiales : Fuerzas que actúan en la dirección del radioLa fuerza centrípeta está dada por la resultante de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo en la dirección del radio (fuerzas radiales)

EJEMPLO:Se hace girar una piedra de 4 Kg de masa en un plano vertical con una rapidez lineal de 10 m/s. Si el largo de la cuerda es de 2 m. Determina la tensión en los puntos A, B y C

EJEMPLO:Un auto de 1500 Kg tiene una rapidez de 36 Km/h, y pasa por una loma que en su punto mas alto tiene una radio de 50 m. Determina la fuerza que el auto ejerce sobre el camino al pasar por el punto más alto

EJEMPLO:A un vaso de aceite gira con MCU en un plano vertical atado a un cordel de 2,5 m de longitud. Calcula la rapidez angular mínima para que no caiga el aceite

EJERCICIOS

1.- Un auto de 1200 Kg toma una curva de 40 m de radio. Si el coeficiente de roce entre los neumáticos y el cemento es de μ=0,6. Determina la máxima rapidez que el auto puede desarrollar

2.- Una piedra de 400 gr está atada al extremo de un cordel de 0,8 m que gira con una frecuencia de 800 rpma) ¿Cuál es la magnitud de la fuerza centrípeta sobre el cordel?b) Si el cordel se rompe cuando experimenta una tensión de 500 N.¿Cuál es el máximo valor para la rapidez angular?

3.- Un auto de 900 Kg toma una cuerva de 150 m de radio a 72 Km/h. ¿calcula la fuerza de roce para que el auto no derrape?

4.- Una piedra de 300 gr gira con MCU en un plano vertical atada a una cuerda de 72 cm con una rapidez lineal de 4 m/s. Determina la tension de la cuerda cuando está: c) En el punto más alto de la trayectoriad) En la parte inferior de la trayectoria

5.- El carro de la figura tiene una masa de 150 Kg y gira en una pista vertical de 4 m de radio. En el punto más alto de la trayectoria la velocidad es de 12 m/s. ¿Qué fuerza ejerce sobre la pista?