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Velocidad, aceleración y fuerza sobre un corredor que corre en círculo (7878)

F_y_Q — 2023-03-08T06:25:29Z

Un corredor de 108 kg da una vuelta en un campo de fútbol. El corredor recorre un camino que es parte de un círculo con un radio de 10 m. El corredor da un cuarto de vuelta alrededor del círculo en 2.3 s. Determine la velocidad, la aceleración y la fuerza neta que actúa sobre el corredor.

Lo primero que debes calcular es la distancia que recorre el corredor. La longitud de la circunferencia la debes dividir por cuatro, porque solo ha recorrido un cuarto de vuelta:

a) La velocidad con la que corre es:

b) La aceleración del corredor será la aceleración normal, porque corre con velocidad constante:

c) La fuerza que actúa sobre el corredor es la fuerza centrípeta:

Velocidad, aceleración y fuerza sobre un vehículo y conductor que gira en una rotonda (7245)

F_y_Q — 2021-06-26T06:46:55Z

Un automóvil de 1 430 kg se mueve en una rotonda de 100 m de radio con una rapidez constante de . El conductor posee una masa de 70 kg. Responde las siguientes preguntas expresando los resultados en el SI de unidades y justificando cuando corresponda:

a) ¿Cuánto tiempo tarda el automóvil en dar cada vuelta?

b) ¿Cuál es su rapidez angular respecto del suelo y el centro de la rotonda? Exprésala en grados/s y en rad/s.

c) En un instante dado y respecto del suelo, indica qué direcciones y sentidos poseen la velocidad lineal, la velocidad angular y la aceleración lineal.

d) ¿Cuál es la fuerza (en dirección, sentido y módulo) que el suelo aplica al automóvil en cada instante?

e) ¿Cuál es la fuerza (en dirección, sentido y módulo) que actúa sobre el conductor del automóvil?

f) ¿Qué sensaciones podría estar experimentando el chofer del automóvil?, ¿por qué?

La velocidad debes expresarla en unidad SI. Para ello basta con que la dividas por 3.6 y obtienes un valor de .

a) Una vuelta completa equivale a la longitud de la rotonda:

b) La velocidad angular es:

Si haces la conversión a grados:

c) La velocidades lineal y angular son tangentes a la trayectoria en cada instante y sus sentidos son iguales que el sentido de giro. La aceleración es la suma de las componentes tangencial y normal. Como se mueve con celeridad constante, la componente tangencial de la aceleración es nula y la aceleración es perpendicular a la trayectoria en cada punto y con sentido hacia el centro de curvatura. El valor de la aceleración normal es:

d) El coche aplica sobre el suelo una fuerza centrípeta cuyo módulo es:

El módulo de la fuerza que aplica el suelo es igual, así como la dirección, pero el sentido es el contrario, es decir, dirección radial y sentido hacia fuera de la circunferencia.

e) Sobre el conductor del automóvil actúan dos fuerzas; la fuerza centrípeta debida al movimiento circular y la fuerza que el coche hace sobre él, que es la misma que la fuerza que es suelo hace sobre el coche. Para calcular el módulo debes tener en cuenta solo la masa del conductor:

La suma de ambas fuerzas es nula y por eso el conductor permanece en reposo dentro del vehículo.

f) La sensación del conductor no es la de no sufrir ninguna fuerza sino que nota que hay fuerzas sobre él, sobre todo en el cuello. Esto se debe a que su cuerpo no es homogéneo y la cabeza es más densa que el resto del cuerpo. Además está unida por medio de una parte flexible como es el cuello, lo que hace que sienta una tensión en él que evite que la cabeza se desplace.

Movimiento circular: fuerza centrípeta de una rueda de gira (6879)

F_y_Q — 2020-11-12T05:53:53Z

Una moto cuyas ruedas son de 14 pulgadas están girando a 240 revoluciones por segundo. Si su masa es de 10 kg, determina la fuerza que se ejerce hacia el centro del movimiento circular descrito por la rueda.

En primer lugar debes trabajar con los datos para expresarlos en unidades del Sistema Internacional. Las equivalencias deben ser conocidas:

La fuerza hacia el centro es la fuerza centrípeta, que depende de la masa de la rueda y de su velocidad, que puede ser expresada en función de la velocidad de giro:

Solo tienes que sustituir los valores y calcular:

Fuerza de atracción entre Luna y Tierra a partir de su órbita y velocidad (6498)

F_y_Q — 2020-04-24T16:58:54Z

La Luna, satélite natural de la Tierra, se encuentra a una distancia media del planeta . Si la masa del satélite es de y suponemos que describe un MCU, ¿qué fuerza de atracción se establece entre la Tierra y la Luna?

Si supones que el movimiento es circular uniforme, la fuerza de atracción entre ambos cuerpos celestes tiene que ser igual a la fuerza centrípeta. Para poder calcular la fuerza centrípeta es necesario que apliques la ecuación: . La velocidad de traslación de la Luna la debes escribir en función del radio de la órbita y del periodo. Considera que el periodo lunar, redondeando, es de 30 días:

Es importante que las unidades estén en expresadas en el Sistema Internacional: