U.T.N. FACULTAD REGIONAL CONCEPCION DEL URUGUAY
FISICA I - INGENIERÍA Lic. Norma Haudemand - Lic. Laura Vaca- Ing Claudia Cardoso- Ing. Jorge GianeraProf. Lucrecia Pitter-Ing Jorge Alvarez-Prof. Nancy Eggs- Dra Eugenia Dalibón Problemas 3.2 MCU. Velocidad relativa
1) En el modelo de Bohr del átomo de hidrógeno un electrón gira alrededor de un protón en una órbita circular de 5.28 x 10 -11 m de radio, con una rapidez de 2,18.10 6 m/s. ¿Cuál es la aceleración del electrón y su frecuencia? Rta: 9,10 9,1022 m/s2 y 6,57.10 6 GHz 2) Un automóvil BMW Z4 ingresa en una curva a una velocidad de 144 km/h ¿cuál es el radio mínimo de curva que puede describir si la máxima aceleración centrípeta que puede lograrse sin salirse de la trayectoria circular es de 0,87g? Rta:187,66m 3) Una rueda de feria tiene un radio de 15 m y completa cinco vueltas sobre su eje horizontal a cada minuto. (a) ¿Cuál es la aceleración, magnitud y dirección de un pasajero en el punto más alto? (b) ¿Cuál es la aceleración en el punto más bajo? Rta: a = 13,91 m/s2; a = -5,69 m/s2 4) Se cree que ciertas estrellas neutrón (estrellas extremadamente densas) giran alrededor de 1 rev/s. Si una estrella tal tiene un radio de 20 km (valor típico) (a) ¿Cuál es la velocidad de un punto situado en el ecuador de la estrella y (b) ¿Cuál es la aceleración centrípeta de este punto? Rta: v = 130 km/s, ac = 790 km/s 2 5) En el esquema, se representa la trayectoria tra yectoria de un móvil. Hallar la aceleración media en el tramo AB y la aceleración en el punto C, sabiendo que: V C = VB ; VA = 0; VB = 10 m/s y el radio de la parte curva es 25 m . Rta: a = 2 m/s2, ac = 4 m/s 2 6) Un satélite gira en una órbita circular alrededor de la Tierra, a una altitud de 500 km sobre el nivel del mar, completando una vuelta respecto al centro de la tierra en 95 minutos. ¿Cuánto vale la aceleración gravitatoria en el lugar donde se encuentra el satélite? Rta: g = 8,36 m/s 2 7) Calcular la velocidad respecto al centro de la tierra, de un cuerpo ubicado en el ecuador y a nivel del mar. Rta: v = 1675,5 km/h 8) La orbita de la Luna alrededor de la Tierra es aproximadamente circular, con un radio medio de 3,84.10 8 m. La Luna tarda 27,3 días en completar una revolución alrededor de la Tierra. Calcular: (a) la velocidad orbital media de la luna y (b) su aceleración centrípeta. Rta: 1,023 km/s; 2,72.10-6 km/s2 9) Un neumático de 0,500 m de radio gira a una velocidad constante de 200 rpm. Calcular la velocidad y la aceleración de una pequeña piedra adherida al borde exterior del neumático. Sugerencia: en una revolución, la piedra recorre una distancia igual a la circunferencia de Rta: 10,5 m/s; 219 m/s2 su trayectoria, 2πr 10) Un cuerpo recorre una circunferencia de 25 cm de radio con una velocidad de 2 rps. Hallar a) la velocidad lineal; b) la aceleración centrípeta. Rta.: a) π m/s ; b) 4π2 m/s2
U.T.N. FACULTAD REGIONAL CONCEPCION DEL URUGUAY
FISICA I - INGENIERÍA Lic. Norma Haudemand - Lic. Laura Vaca- Ing Claudia Cardoso- Ing. Jorge GianeraProf. Lucrecia Pitter-Ing Jorge Alvarez-Prof. Nancy Eggs- Dra Eugenia Dalibón
11) Calcular la velocidad lineal (tangencial), la aceleración centrípeta y el período de un móvil que describe con M.C.U. una circunferencia de 1 m de radio, dando 360 vueltas en una hora. Rta.: v = 62,8 cm/s ; a = 39,4 cm/s2 ; T = 10 s 12) Un ventilador que está girando, completa 1200 revoluciones cada minuto. Consideremos un punto en la punta de un aspa, la cual tiene un radio de 0.15 m (a) ¿Qué distancia se mueve el punto en una revolución? (b) ¿Cuál es la velocidad del punto? (c) ¿Cuál es su aceleración? Rta: d = 0,94 m, v = 19 m/s, a = 2400 m/s 2 13) Un barco, que se dirige hacia el Norte, atraviesa un ancho del río con una velocidad de 10 km/h respecto del agua. El río tiene una corriente tal que el agua se mueve con una rapidez uniforme de 5 km/h en dirección Este respecto de la tierra. a) ¿cuál es la velocidad del barco respecto de un observador fijo que se encuentra en la orilla del río?; b) ¿con qué ángulo debería dirigirse el barco para poder viajar en dirección Norte a lo largo del río y cuál es la magnitud de la velocidad del barco respecto de la Tierra? Rta: a) 11,2 km; 26,6° b) 30°; 8,66 km/h 14) Un piloto de avión fija un curso al oeste según la brújula y mantiene una rapidez respecto al aire de 220 km/h. Después de volar 0,5 h, está sobre una ciudad 120 km al oeste y 20 km al sur de su punto de partida. a) Calcula la velocidad del viento (magnitud y dirección); b) si la velocidad del viento es de 40 km/h al sur, ¿qué curso debe fijar el piloto para viajar al oeste si su rapidez respecto al aire es la misma? Rta: 44,7 km/h, 26,6° al O del S; 10,5° al N del O 15) Un coche A se mueve hacia el Este a 20 m/s y se dirige a un cruce. Cuando A cruza la intersección, el coche B parte del reposo 40 m al Norte del cruce y se mueve hacia el Sur con una aceleración constante de 2 m/s 2. a) ¿Qué posición ocupa B respecto de A 6 s después de que A cruza la intersección?; b) ¿Cuál es la velocidad de B respecto de A cuando t = 6 s; c) ¿cuál es la aceleración de B respecto de A para t = 6 s? Rta: a) 120mĬ + 4m ǰ; b) -20m/s Ĭ - 12m/s ǰ; -2m/s2 ǰ
