Page 235 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

10.5. Cuando una pelota atada al extremo de una cuer­ 10.10. ¿Cuál es el valor de la constante gravitacional G en
da se hace girar en círculos a rapidez constante, la la Luna?
fuerza centrípeta dirigida hacia dentro es igual en 10.11. Conociendo la masa de la Tierra, su distancia del
magnitud a la fuerza centrífuga dirigida hacia fuera. Sol y su velocidad orbital, explique cómo se podría
¿Representa esto una condición de equilibrio? Ex­ calcular la masa del Sol.
plique su respuesta. 10.12. ¿De dónde proviene la fuerza que mantiene los sa­
10.6. ¿Qué factores intervienen para calcular los ángulos télites en órbita alrededor de la Tierra? ¿Realmente
de los peraltes más adecuados en las carreteras? carecen de peso los satélites en órbita? ¿Qué pasa
10.7. ¿La fuerza centrífuga realiza algún trabajo en el mo­ con la órbita si el satélite aumenta o disminuye su
vimiento circular uniforme? velocidad?
10.8. Un motociclista recorre una pista circular con rapi­ 10.13. ¿Qué sucede con la fuerza gravitacional entre dos
dez constante. ¿De dónde proviene la fuerza cen­ masas cuando la distancia entre ellas se duplica?
trípeta y sobre qué actúa? ¿De dónde proviene la ¿Qué pasa si cada una de las masas se duplica?
fuerza de reacción centrífuga y sobre qué actúa? 10.14. La Tierra se mueve más lentamente en su órbita du­
10.9. Una piedra atada al extremo de una cuerda se mue­ rante el verano que en el invierno. Según las leyes
ve describiendo un círculo vertical. ¿En qué condi­ de Kepler, ¿diría usted que la Tierra está más cerca
ciones puede ser constante su rapidez lineal? ¿Sobre o más lejos del Sol en los meses de invierno?
qué actúa la fuerza centrípeta? ¿Sobre qué actúa la
fuerza centrífuga?

b
Problemas

Sección 10.2 Aceleración centrípeta mecánicos de una feria. ¿Cuál es la fuerza resultante
sobre el niño?
10.1. Una pelota está unida al extremo de una cuerda
10.9. Una piedra de 3 kg, atada a una cuerda de 2 m, os­
de 1.5 m y gira en círculos con rapidez constante de
cila describiendo un círculo horizontal, de manera
8 m/s. ¿Cuál es la aceleración centrípeta?
Resp. 42.7 m/s2 que completa una revolución en 0.3 s. ¿Cuál es la
fuerza centrípeta sobre la piedra? ¿Se ejerce sobre
10.2. ¿Cuáles son el periodo y la frecuencia de rotación
la piedra alguna fuerza que la impulse hacia fuera?
de la pelota descrita en el problema 10.1?
Resp. 2630 N, no
10.3. Una polea motriz de 6 cm de diámetro se hace girar
10.10. Un objeto de 5 kg oscila describiendo un círculo hori­
a 9 rev/s. ¿Cuál es la aceleración centrípeta en un
zontal con una rapidez de 30 m/s. ¿Cuál es el radio de
punto localizado en el borde de la polea? ¿Cuál se­
su trayectoria si la fuerza centrípeta es de 2000 N?
ría la rapidez lineal de una banda accionada por la 10.11. Dos masas de 8 kg están unidas en el extremo de
polea? Resp. 95.9 m/s2, 1.70 m/s
una varilla de aluminio de 400 mm de longitud. La
10.4. Un objeto gira describiendo un círculo de 3 m de
varilla está sostenida en su parte media, gira en cír­
diámetro con una frecuencia de 6 rev/s. ¿Cuál es el
culos y sólo puede soportar una tensión máxima de
periodo de revolución, la rapidez lineal y la acelera­
800 N. ¿Cuál es la frecuencia máxima de revolu­
ción centrípeta?
ción? Resp. 3.56 rev/s
10.5. Un automóvil transita por una curva de 50 m de ra­
10.12. Una camisa mojada de 500 g gira contra la pared
dio y recibe una aceleración centrípeta de 2 m /s2.
interna de una máquina lavadora a 300 rpm. El diá­
¿Cuál es su rapidez constante? Resp. 10.0 m/s
metro del tambor giratorio es de 70 cm. ¿Cuáles son
10.6. Un automóvil de 1 500 kg recorre una pista circular
la magnitud y la dirección de la fuerza resultante
con una rapidez constante de 22 m/s. Si la aceleración
sobre la camisa?
centrípeta es de 6 m/s2, ¿cuál es el radio de la pista?
10.13. Un corredor de 70 kg recon-e una pista de 25 m de
10.7. Un avión desciende siguiendo una trayectoria curva
radio con una rapidez de 8.8 m/s. ¿Cuál es la fuerza
de radio R a la velocidad v. La aceleración centrípeta
central que hace al corredor describir la curva y a qué
es de 20 m/s2. Si tanto la velocidad como el radio se
duplican, ¿qué valor tendrá la nueva aceleración? se debe esa fuerza? Resp. 217 N, a la fricción
Resp. 40 m/s2 10.14. En una carrera de trineos realizada durante la olim­
piada de invierno, un equipo toma una curva de 24
Sección 10.3 Fuerza centrípeta ft de radio con una rapidez de 60 mi/h. ¿Cuál es la
10.8. Un niño de 20 kg se desplaza en círculos a 16 m/s so­ aceleración? ¿A cuántas g están sometidos los tripu­
bre una pista de 16 m de radio, en uno de los juegos lantes?
216 C apitulólo Resumen y repaso