Guía n° 30 de ejercicios de movimiento circular

Resolver los siguientes ejercicios

Problema n° 1

Suponiendo la órbita terrestre circular y de radio aproximadamente r = 1,5·10⁸ km, calcular la velocidad orbital de la Tierra. Tener en cuenta que completa una vuelta en 365 días.

• Respuesta: v = 29,9 km/s

Problema n° 2

Un conductor que peso 80 kgf recorre una curva de 100 metros de radio a una velocidad de 120 km/h. Calcular la fuerza que soporta la puerta sobre la que va recargado el conductor.

• Respuesta: F = 90,7 kgf

Problema n° 3

Calcular la fuerza centrípeta de una locomotora de 16 toneladas cuando da una curva de 400 m de radio a 90 km/h.

• Respuesta: F_N = 2.551 kgf

Problema n° 4

Un cuerpo de 0,5 kg de masa describe una trayectoria circular de 2 m de radio. Calcular la fuerza centrípeta que lo obliga a seguir esa trayectoria si el cuerpo tarda 0,5 segundos en dar un giro.

• Respuesta: F_N = 16 kgf

Problema n° 5

Si la fuerza centrípeta a la que está sometido un cuerpo de masa 500 g es 400 N cuando realiza un movimiento circular uniforme de radio 8 metros, calcular cuánto tarda en completar un giro.

• Respuesta: T = 628 s

Problema n° 6

Si la masa del problema n° 5 se duplica y el radio se reduce a 3 metros, calcular para qué frecuencia es necesaria la misma fuerza centrípeta.

• Respuesta: f = 1,84 s⁻¹

Problema n° 7

Calcular la velocidad angular y tangencial de la masa del problema n° 5.

• Respuesta: ω = 10 rad/s; v = 80 m/s

Problema n° 8

Calcular la velocidad tangencial de una masa de 400 gramos que recorre una trayectoria circular de 80 cm de diámetro por la acción de una fuerza constante y dirigida hacia el centro de 2.000 N.

• Respuesta: v = 45 m/s

Problema n° 9

Suponga al átomo de hidrógeno compuesto por un electrón de masa m = 9·10⁻²⁸ gramos efectuando un movimiento circular uniforme de radio 10⁻⁸ cm alrededor del núcleo. Si la fuerza de atracción es de 0,01 dina, ¿cuál es la velocidad tangencial del electrón?

• Respuesta: v = 3.333 km/s

Problema n° 10

Con los datos del problema n° 9 calcular la cantidad de vueltas que realiza el electrón alrededor del protón en un segundo.

• Respuesta: f = 5,3·10¹⁵ s⁻¹

Bibliografía:

"Física". Hernán Miguel y Marcelo C. Cánepa. 1983. Argentina.

Autor: Ricardo Santiago Netto. Argentina