Ejersicios de Rotacion de cuerpo rigido

Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemática e Ingeniería
FÍSICA I

Rotación de cuerpo rígido

1-10-4 Una centrífuga en un laboratorio médico da vueltas a una rapidez angular de 3600 rev/min. Cuando se apaga da 50 vueltas antes de detenerse. Encuentre la aceleración angular constante de la centrífuga.
Rta.: -2.26×102 rad/s22-10-9 La tina de una lavadora comienza su ciclo de giro, parte del reposo y gana rapidez angular de manera estable durante 8 s, momento en que gira a rev/s. En ese punto, la persona que lava abre la tapa y un interruptor de seguridad apaga la máquina. La tina frena lentamente hasta el reposo e 12 s. ¿Cuántas revoluciones realiza la tina mientras está en movimiento?
Rta.: 50 rev.

3-10-12 Lafigura muestra el mecanismo conductor de una bicicleta que tiene ruadas de 67,3 cm de diámetro y manivela de pedal de 17,5 cm de largo. El ciclista pedalea a una cadencia de estable de 76 rev/min. La cadena engancha con un piñón frontal de 15,2 cm de diámetro y una cuerda de cadena trasera de 7 cm de diámetro. a) Calcule la rapidez de un eslabón de la cadena en relación con el cuadro de la bicicleta.b) Calcule la rapidez angular de las ruedas de la bicicleta. c) Calcule la rapidez de la bicicleta en relación con el camino. d) ¿Qué parte de la información, si hay alguna, no es necesaria para los cálculos?
Rta.: a) 0,605 m/s b) 17,3 rad/s c) 5,82 m/s d) La manivela del pedal.

4-10-19 Un automóvil que viaja sobre una pista circular plana (sin peralte) acelera uniformemente desde el reposocon una aceleración tangencial de 1,7 m/s2. El automóvil recorre un cuarto del camino alrededor del círculo antes de derrapar de la pista. Determine el coeficiente de de fricción de estática de entre el automóvil y la pista a partir de estos datos.
Rta.: μe = 0,572

5-10-22 Barras rígidas de masa despreciable que yacen a lo largo del eje y conectan tres partículas como se indica en la figura.El sistema da vueltas en torno al eje x con una rapidez angular de 2 rad/s. Encuentre a) el momento de inercia en torno al eje x y la energía cinética rotacional total evaluada a partir de KR = ½ Iω2 y b) la rapidez tangencial de cada partícula y la energía cinética a partir de KT = ½ mv2. c) Compare las respuestas para los incisos a) y b).
Rta.: a) I = 92 kg.m2, KR = 184 J b) v1 = 6 m/s, v2 = 4m/s,
v3 = 8 m/s, KT = 184 J

6-10-23 Dos bolas con masas M y m se conectan mediante una barra rígida de longitud L y masa despreciable, como se muestra en la figura. Para un eje perpendicular a la barra, muestre que el sistema tiene un momento de inercia mínimo cuando el eje pasa a través de del centro de masa. Demuestre que este momento de inercia es I = μL2 (μ recibe el nombre de masareducida) y μ = mM/(m+M)


7-10-26 Tres varillas delgadas idénticas, de longitud L y masa m, se sueldan mutuamente perpendiculares como se muestra en a figura. El ensamble da vueltas en torno a un eje que pasa por el extremo de una barra y es paralelo a otra. Determine el momento de inercia de esta estructura.
Rta.: I = 11/12 mL2


8-10-30 Muchas máquinas emplean levas para varios propósitoscomo abrir y cerrar válvulas. En la figura, la leva es un disco circular giratorio sobre un eje que no pasa a través del centro del disco. En la fabricación de la leva, primero se elabora un cilindro sólido uniforme de radio R. Luego se taladra un agujero fuera del centro de radio R/2, paralelo al eje del cilindro y con un centro en un punto a una distancia R/2 desde el centro del cilindro. Despuésla leva, de masa M, se desliza sobre la flecha circular y se suelda en su lugar. ¿Cuál es la energía cinética de la leva cuando gira con rapidez angular ω en torno al eje del árbol? Rta.: K = 23/48 MR2ω2

9-10-36 La combinación de una fuerza aplicada y una fuerza de fricción produce un momento de torsión total constante de 36 N.m sobre una rueda giratoria en torno a un eje fijo. La fuerza...