Download problemas sobre ley de coulomb

COBACH 2 T.S.Física I, Agustín Romo
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Aceleración y fuerza centrípetas, peralte de curvas
NOMBRE______________________________________________________GRUPO__________
1.- Explique por medio de diagramas porqué se dirige hacia el centro la aceleración de un
cuerpo que se mueve en círculos a velocidad constante
2.- Un ciclista se inclina hacia un lado cuando describe una curva. ¿Por qué? Por medio de
un diagrama de cuerpo libre, describa las fuerzas que actúan sobre el ciclista
3.- Si la fuerza impulsora del movimiento circular se dirige hacia el centro de rotación ¿Por
qué el agua se separa de la ropa durante el ciclo de rotación de una lavadora?
4.- Cuando una pelota atada al extremo de una cuerda se hace girar en círculos a velocidad
angular constante, la fuerza centrípeta dirigida hacia el centro es igual en magnitud a la
fuerza centrífuga dirigida hacia afuera ¿representa este caso una condición de equilibrio?
Explique su respuesta
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5.- Un motociclista recorre una pista circular con rapidez constante ¿De dónde proviene la
fuerza centrípeta y sobre qué actúa? ¿De dónde proviene la fuerza de reacción centrífuga y
sobre qué actúa?
6.- Una pelota está unida al extremo de una cuerda de 1.5 m y gira en círculos con rapidez
constante de 8 m/seg ¿Cuál es la aceleración centrípeta? (42.7 m/seg2)
7.- ¿Cuáles son el periodo y la frecuencia de rotación de la pelota descrita en el problema
anterior?
8.- Una polea motriz de 6 cm de diámetro se hace girar a 9 rps ¿Cuál es la aceleración
centrípeta en un punto localizado en el borde de la polea? ¿Cuál sería la velocidad lineal de
una banda accionada por la polea? (95.9 m/seg2, 1.70 m/seg)
9.- Un objeto gira describiendo un circulo de 3 m de diámetro con una frecuencia de 6 rps
¿Cuáles son en este caso el periodo de revolución, la velocidad lineal y la aceleración
centrípeta?
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10.- Un automóvil transita por una curva de 50 m de radio y recibe una aceleración
centrípeta de 2 m/seg2. ¿Cuál es su rapidez constante? (10 m/seg)
11.- Un automóvil de 1500 kg recorre una pista circular con una rapidez constante de
22 m/seg. Si la aceleración centrípeta es de 6 m/seg2, ¿cuál es el radio de la pista? ¿cuál es
la fuerza centrípeta sobre el automóvil?
12.- Un niño de 20 kg se desplaza en círculos a 16 m/seg sobre una pista de 16 m de radio,
en uno de los juegos mecánicos de una feria ¿Cuál es la fuerza resultante sobre el niño?
13.- Una piedra de 29.4 N, atada a una cuerda de 2 m, oscila describiendo un círculo
horizontal, de manera que completa una revolución en 0.3 seg ¿Cuál es la fuerza centrípeta
sobre la piedra? ¿Se ejerce sobre la piedra alguna fuerza que la impulse hacia fuera?
(2630N, no)
14.-Un objeto de 8 libras oscila describiendo un círculo horizontal con una rapidez de
95 ft/seg ¿Cuál es el radio de su trayectoria si la fuerza centrípeta es de 2000 libras?
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15.- Dos masas de 8 kg estan unidas en el extremo de una varilla de aluminio de 400 mm
de longitud. La varilla está sostenida en su parte media y gira describiendo un círculo. La
varilla puede soportar solamente una tensión máxima de 800 N. ¿Cuál es la frecuencia
máxima de revolución? (3.56 rps)
16.- Una camisa mojada de 500 gr gira contra la pared interna de una máquina lavadora a
300 rpm. El diámetro del tambor giratorio es de 70 cm ¿Cuáles son la magnitud y la
dirección de la fuerza resultante sobre la camisa?
17.- Un corredor de 70 kg recorre una pista de 25 m de radio con una rapidez de 8.8 m/s.
¿Cuál es la fuerza central que hace al corredor describir la curva y a qué se debe esa curva?
(217 N, fricción)
18.- En un día lluvioso, el coeficiente de fricción estático entre los neumáticos y la
carretera es de solo 0.4. ¿Cuál es la rapidez máxima a la que puede transitar un automóvil
en una curva de 80 m de radio? (63.8 km/hr)
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19.- Un autobús transita por una curva de 400 ft de radio con una rapidez de 60 millas/hr.
Si esta es la rapidez a la que empieza a derrapar, ¿Cuál es el coeficiente de fricción estática
entre los neumáticos y la carretera?
20.- ¿Cuál es el coeficiente de fricción estática necesario para mantener un movimiento a
20 m/seg en una curva cuyo radio es de 84 m? (0.486)
21.- Un niño de 20 kg se sienta a 3 m de una plataforma giratoria. Si s = 0.4 ¿Cuál es el
máximo número de revoluciones por minuto que puede alcanzar la plataforma antes que el
niño resbale?
22.- Una plataforma gira libremente a 100 rpm. Si el coeficiente de fricción estática es 0.5.
¿A qué distancia del centro de la plataforma se puede colocar un perno sin que resbale?
(21.1 cm)
23.- Calcule el ángulo de peralte necesario para que el automóvil transite por la curva
descrita en el problema 18 sin derrapar
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24.- Encuentre el ángulo de peralte necesario para evitar que el autobús del problema 19
derrape. (31.2°)
25.- Se ha encontrado que el ángulo de peralte óptimo para una curva de 20 m de radio es
de 28° ¿Para qué rapidez fue proyectado este ángulo?
26.- En un camino de 9 m de ancho hay una curva cuyo radio es de 96 m. ¿Cuánto más alto
debe estar el borde externo, con respecto al interno, para que un automóvil pueda transitar
por la curva a la rapidez óptima de 40 km/hr? (1.17 m)