Cinemática rotacional

Mes 5

Nombre del estudiante: ______________________________________________________

Tabajo de mejoramiento – Física Cuarto Bachillerato

1

Conversiones de ángulos

1. Determina la equivalencia de los siguientes ángulos en grados o radianes en términos de

a) 𝜋

2=______ b) 60º = ________

c) 𝜋

4= ________ d) 30º = ________

e) 3

4𝜋 =________ f) 360º = _______

2. Realiza las siguientes conversiones de ángulos de grados a radianes, o bien, de radianes a grados. Deja constancia del procedimiento, los resultados pueden ser en decimales.

a) 8.5 radianes b) 75º

c) 𝟒

𝟓𝝅 radianes

d) 250º

La Circunferencia

1. ¿De dónde surge el valor de la constante universal ?

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

2. La rueda de una bicicleta tiene un radio de 30 cm. ¿Qué distancia recorre después de 8 vueltas?

2

3. Si la circunferencia de la luna es de 10,921 km ¿Cuál sería aproximadamente su diámetro?

4. La rueda de Chicago de un parque de diversiones tiene 20 metros de diámetro y rota 50º. ¿De cuántos metros será el arco que recorre una cabina en ese desplazamiento angular?

Cinemática rotacional

Escribe el número del concepto que corresponde a cada definición.

Cantidad física que indica la cantidad de vueltas o revoluciones en que rota un cuerpo por unidad de tiempo.

Es el cambio de velocidad angular por unidad de tiempo.

Se da por el cambio en la dirección del vector velocidad.

Medida de ángulo que surge al dividir la circunferencia en trescientos sesenta partes iguales.

Se da por el cambio en la magnitud del vector velocidad.

Medida de ángulo que surge al formar un arco con la misma medida del radio

1. Grado

2. Aceleración angular

3. Radián

4. Aceleración centrípeta

5. Frecuencia

6. Aceleración tangencial

3

Analiza y responde

1. Cuando un objeto se acelera a razón de 3 rad/s2. Significa que…

a) Cambia su velocidad lineal en 3 metros por segundo cada segundo

b) Se desplaza 3 radianes cada segundo

c) Cambia su velocidad angular en 3 radianes

por segundo cada segundo

d) Está realizando un movimiento traslacional

2. La aceleración centrípeta puede producirse aun cuando un cuerpo esté moviéndose

uniformemente

Verdadero

Falso

3. Conforme a la siguiente figura de una regla que

rota uniformemente respecto al eje que está en uno de sus extremos. ¿Cuál aseveración es incorrecta?

Los puntos A y B tienen la misma velocidad

angular

El punto A tiene mayor velocidad lineal que el punto B

El punto B tiene más aceleración centrípeta

El desplazamiento angular es igual para

ambos puntos

4. ¿Cuál es la velocidad angular de un ventilador que rota uniformemente con una frecuencia de 30 rev/s?

5. Cuáles de las siguientes magnitudes rotacionales son afectas por la medida del radio.

Velocidad angular inicial

Aceleración angular

Velocidad lineal

Aceleración tangencial

Aceleración centrípeta

Desplazamiento angular

6. Caleb al ver que Santiago paseaba en su

bicicleta, también sacó la suya y salió tras ella pedaleando a 50 rpm (igual que Santiago). Las ruedas de la bici de Caleb tienen un radio de 30 cm y las de Santiago un diámetro de 50 cm. ¿Logrará colocarse a la par de Santiago para acompañarle en el paseo? ¿Por qué?

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

4

Aplica la cinemática rotacional

Instrucciones: Para cada una de las siguientes aplicaciones deja constancia de tus datos, procedimiento y respuesta. Utiliza el formulario que se te provee a continuación y despeja según necesites.

Formulario – Cinemática rotacional

𝜽 =𝑠

𝑟 𝝎 =

𝜃

𝑡 𝝎 = 2𝜋𝑓 𝝎 =

𝑣

𝑟

𝜶 =𝜔𝑓−𝜔𝑖

𝑡 𝜽 = (

𝜔𝑓+𝜔𝑖

2) 𝑡

𝝎𝒇 = 𝜔𝑖 + 𝛼𝑡 2𝛼𝜃 = 𝜔𝑓2 −𝜔𝑖

2

1. Rubén salió a dar un paseo en bicicleta, cuyas ruedas tienen un radio de 35 cm. ¿Qué distancia lineal logró recorrer en quince minutos si las ruedas giraban a 50 rpm?

2. Un motor eléctrico gira a 250 rpm. ¿Cuál es su velocidad angular? ¿Cuál es el desplazamiento angular después de 10s?

5

3. La etiqueta de un disco duro para computadora muestra la frecuencia que éste puede llegar a alcanzar (ver imagen). ¿De cuánto es la frecuencia? Calcula su velocidad angular. ¿De cuánto sería su aceleración angular si cuando se arranca la máquina tarda 5 segundos en alcanzar dicha frecuencia?

4. Una rueda de 20 cm de radio parte del reposo y completa 6 revoluciones en 3 s. ¿Cuál es la velocidad

angular promedio en radianes por segundo? ¿Cuál es la velocidad tangencial final de un punto situado en el borde de la rueda?

5. Un volante aumenta su velocidad de rotación de 7 a 13 rev/s en 8 s. Encuentra la aceleración angular

en radianes por segundo al cuadrado.

6

6. Una antigua noria empieza a moverse hasta alcanzar una velocidad angular de 4 rad/s en 8 segundos. Cada aspa tiene una longitud de 2m.

Determina

a) Velocidad angular inicial _________________

b) Aceleración angular ____________________

c) Velocidad lineal _______________________

d) Aceleración tangencial __________________

e) Aceleración centrípeta __________________

7. Una polea de 30 cm de diámetro gira inicialmente a 3 rev/s y luego recibe una aceleración angular constante de 2 rad/s2. a) ¿Cuál es la velocidad tangencial de una faja montada en dicha polea al cabo de 6 s? b) ¿Cuál es la aceleración tangencial de la correa? c) ¿Cuál es la aceleración centrípeta experimentada por un punto en la correa?

Trabajo y Energía

Mes 6

Tabajo de mejoramiento – Física Cuarto Bachillerato

1

Trabajo y Energía

Escribe el número del concepto que corresponde a cada definición.

Capacidad de realizar un trabajo.

Trabajo realizado por unidad de tiempo

Unidad para medir potencia en motores

Producto de multiplicar la fuerza por el desplazamiento

Energía en virtud del movimiento de un cuerpo

Unidad de medida para la potencia

Suma de la energía cinética y energía potencial

Enunciado que afirma que el trabajo es igual a la diferencia

de energía cinética

Energía en virtud de la posición de un cuerpo

Unidad de medida para el trabajo y la energía

1. Energía cinética

2. Teorema trabajo energía

3. Energía mecánica

4. Energía

5. Joule

6. Potencia

7. Energía potencial

8. Caballo de fuerza

9. Trabajo

10. Watt

Analiza y responde

Para las siguientes situaciones rellena la opción u

opciones verdaderas. Considera g=9.8 m/s2.

1. Pablo baja una caja de 10Kg de un segundo

nivel a 3m del suelo.

El trabajo realizado fue de 294J

La energía potencial era de 294J

El trabajo y la energía potencial son iguales

Ninguna de las anteriores

2. Andrés está buscando la mejor manera de jalar

una caja con una cuerda en una superficie

horizontal. ¿Cuál le sugieres?

Jalar la cuerda hacia arriba para despegar

la caja del piso y caminar

Jalar la cuerda en ángulo para realizar menos trabajo ya que una componente de

la fuerza realizará el trabajo

Jalar la cuerda en dirección paralela al piso

Ninguna de las anteriores

2

3. Ana se subió a una montaña rusa

Su energía mecánica es la misma tanto en

la parte más alta como en la más baja

Su energía potencial es mayor que la

energía mecánica en la posición más alta

A la mitad de la bajada su energía cinética

es igual a la energía potencial

Su energía cinética en la posición más baja

es cero

4. Cuando varias fuerzas actúan sobre un objeto.

Cada fuerza realiza un trabajo

Se puede obtener un trabajo resultante

Si hay trabajo resultante es porque hubo

desplazamiento

El trabajo se puede obtener multiplicando la

fuerza resultante por el desplazamiento

Todas son correctas

5. Para un ciclista que se mueve una distancia

rectilínea a velocidad constante.

El trabajo se obtiene multiplicando la fuerza

con la que el ciclista pedalea por la

distancia

El trabajo resultante es cero

Está realizando trabajo debido a que tiene

energía cinética debido al movimiento

Ninguna de las anteriores

6. Una pelota que cae libremente.

Realiza un trabajo debido a su cambio de

velocidad

Su energía potencial siempre es igual a su

energía cinética

Su energía mecánica en el instante antes de

impactar el piso es cero

Ninguna de las anteriores

7. Una automóvil que se mueve aceleradamente

en una carretera rectilínea

Tiene energía potencial cero

Su energía cinética cambia

La energía mecánica es igual a la energía

cinética

Su trabajo realizado es diferente de cero

Todas son correctas

Elabora tu formulario y memoriza

En cada espacio escribe la fórmula que se te indica. Asegúrate que estén correctas y memorízalas.

Teorema trabajo-energía Trabajo para fuerza horizontal Trabajo para fuerza con ángulo

Energía cinética Energía potencial Energía mecánica

Potencia Ley de la fuerza Fuerza de fricción

3

Aplica los conceptos de trabajo, energía y potencia

Instrucciones: Para cada una de las siguientes aplicaciones deja constancia de tus datos, procedimiento

y respuesta. Utiliza el formulario que elaboraste anteriormente y despeja según necesites.

1. Calcula el trabajo resultante realizado por un trabajador que jala una caja de repuestos de 100Kg con una cuerda que tiene un ángulo de 25 respecto a la horizontal y le transmite una fuerza de 350N un

espacio de 15m. El coeficiente de fricción entre el piso y la caja es de k=0.2.

2. Una bola de boliche realiza un trabajo de 200J. Si la distancia de la pista es de 19m ¿con qué fuerza se

realizó ese trabajo?

4

3. Una pelota de 2Kg se suelta desde cierta altura. Si sabemos que su energía potencial es de 100J

¿Desde qué altura se soltó y con qué velocidad impactó el suelo? ¿De cuánto fue el trabajo realizado?

4. ¿En cuál de los tres puntos de la imagen de la montaña rusa los carritos tendrán más velocidad? ¿Por

qué?

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

5. Considerando la ley de conservación de la energía calcula lo que se te pide en cada una de las

posiciones de la pelota de baloncesto de 650g en el plano inclinado. Redondea tus respuestas a

enteros.

5

6. Un péndulo simple de 1 m de longitud tiene en su extremo una pesa de 8 kg. ¿Cuánto trabajo se

requiere para mover el péndulo desde su punto más bajo hasta una posición horizontal? A partir de consideraciones de energía, encuentra la velocidad de la pesa cuando pasa por el punto más bajo en

su oscilación.