Pr ctica MCU problemas resueltos de fisica 1

Colegio Madre del Divino Pastor
Departamento de Ciencias
Física XI año
Prof. Fernando Álvarez Molina

Movimiento Circular Uniforme
Problemas Resueltos

Problema 6.1 Edición quinta; Problema 6.1 Edición cuarta SERWAY
Un carro de juguete que se mueve con rapidez constante completa una vuelta alrededor de una
pista circular (una distancia de 200 metros) en 25 s.
a) Cual es la rapidez promedio?
b) Sila masa del auto es de 1,5 kg. Cual es la magnitud de la fuerza central que lo mantiene en un
circulo?
a) Cual es la rapidez promedio?

b) Si la masa del auto es de 1,5 kg. Cual es la magnitud de la fuerza central que lo mantiene
en un circulo? L = 200 metros = 2 π r

Despejamos el radio

F = 3,01 Newton

Problema 6.2 Edición cuarta SERWAY; Problema 6.5 Edición quinta;
En un ciclotrón (un tipoacelerador de partículas), un deuterón (de masa atómica 2u ) alcanza una
velocidad final de 10 % de la velocidad de la luz, mientras se mueve en una trayectoria circular de
0,48 metros de radio. El deuterón se mantiene en la trayectoria circular por medio de una fuerza
magnética. Que magnitud de la fuerza se requiere?

Velocidad de la luz = 3 X 108 m/s
Velocidad del deuterón = 3 X 107 m/s
Masadeuterón 2u = 2 * 1,661 X 10-27 kg.
Masa deuterón 2u = 3,322 X 10-27 kg.

-12

F = 6,2287 * 10

Newton

Problema 6.2 Edición quinta SERWAY
Una patinadora de hielo de 55 kg se mueve a 4 m/s. Cuando agarra el extremo suelto de una
cuerda, el extremo opuesto esta amarrado a un poste.
Después se mueve en un círculo de 0,8 m de radio alrededor del poste.
a) Determine la fuerza ejercida por la cuerda sobresus brazos.
b) Compare esta fuerza con su peso.

T = 1100 Newton

b) Compare esta fuerza con su peso.

Problema 6.3 Edición quinta SERWAY
Una cuerda ligera puede soportar una carga estacionaria colgada de 25 kg antes de romperse.
Una masa de 3 kg unida a la cuerda gira en una mesa horizontal sin fricción en un círculo de 0,8
metros de radio. Cual es el rango de rapidez que puede adquirir la masaantes de romper la
cuerda?
La cuerda se rompe cuando se le cuelgue una masa de 25 kg. Entonces podemos calcular la
máxima tensión que soporta la cuerda antes de romperse.
T MAXIMA = m * g = 25 kg * 9,8 m/seg2 = 245 Newton.
Con la tensión máxima que soporta la cuerda antes de romperse, se calcula la máxima velocidad
que puede girar la masa de 3 kg antes de romper la cuerda.

Despejando v

v < 8,08m/seg. La velocidad de la masa de 3 kg, no puede alcanzar la velocidad de 8,08
m/seg por que se rompe la cuerda.
Problema 6.4 Edición quinta; Problema 6.35 Edición cuarta SERWAY
En el modelo de Bohr del átomo de hidrogeno, la rapidez del electrón es aproximadamente 2,2 *
106 m/s. Encuentre:
a) La fuerza que actúa sobre el electrón cuando este gira en una orbita circular de 0,53 * 10metros deradio
b) la aceleración centrípeta del electrón.
Masa = 9,11 * 10- 31 Kg. V = 2,2 * 106 m/seg. r = 0,53 * 10- 10 metros

-9

F = 83,192 * 10

Newton

b) la aceleración centrípeta del electrón.

a = 9,132 * 1022 m/s2
Problema 6.6 Edición quinta SERWAY. Problema 6.6 Edición cuarta SERWAY
Un satélite de 300 kg. de masa se encuentra en una orbita circular alrededor de la tierra a una
altitud igual alradio medio de la tierra (Véase el ejemplo 6.6). Encuentre:

10

a) La rapidez orbital del satélite
b) El periodo de su revolución
c) La fuerza gravitacional que actúa sobre el?
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Datos: RE = radio de la tierra = 6,37 * 10 metros.
h = La distancia entre el satélite y la superficie de la tierra, en este problema es igual a RE

∑ FY = m a como el satélite se mantiene en orbita circular alrededor de latierra. La fuerza de la
gravedad hará las veces de fuerza centrípeta.

Ordenando la ecuación

m*g=m*a

De lo anterior se deduce que:

Se cancela la masa m y r

pero: r =2 RE

Reemplazando r =2 RE

Multiplicamos por RE

Ordenando la ecuación

Pero:
Reemplazando g (gravedad) en la ecuación, tenemos:

V = 5586,85 m/seg.
b) El periodo de su revolución (satélite)
Para calcular el periodo, sabemos...