ACTIVIDAD No.14 FÍSICA GRADO DÉCIMO 2 PERIODO

 Hola queridos estudiantes, a continuación les dejo la temática  DINÁMICA PARTE V: FUERZA CENTRÍPETA Y CENTRÍFUGA con ejemplos,  Al final de esta entrada encontraran una actividad para realizar, la cual deberán enviar por correo electrónico, tomando  fotografías de su trabajo para adjuntar como archivo, por favor poner en el asunto del correo su nombre completo, el número de la actividad y el grado al cual pertenece, el correo para recibir sus trabajos es profecarito2017periodo2@gmail.com  la fecha de entrega de la presente actividad es el día 6 de noviembre.

Carol Ramírez le está invitando a una reunión de Zoom programada.

Tema: CLASE  GRADO DÉCIMO 14 DE OCTUBRE

Hora: 14 oct 2020 02:30 PM Bogotá

Unirse a la reunión Zoom

https://us04web.zoom.us/j/75817646640?pwd=ZHp5SitRNG50aW0xbFlCR3NsN2s5dz09

ID de reunión: 758 1764 6640

Código de acceso: W5dmrF

FUERZA CENTRÍPETA Y CENTRÍFUGA

Una fuerza centrípeta es una fuerza neta que actúa sobre un objeto para mantenerlo en movimiento a lo largo de una trayectoria circular.

Cualquier objeto que viaja a lo largo de una trayectoria circular de radio $r$r con velocidad $v$v experimenta una aceleración hacia el centro de esta trayectoria,

$a = \frac{v^2}{r}$a, equals, start fraction, v, squared, divided by, r, end fraction.

Sin embargo, debemos discutir cómo es que el objeto llegó a estar en movimiento en una trayectoria circular. La 1ª ley de Newton nos dice que un objeto va a continuar moviéndose en una trayectoria recta a menos que haya fuerzas externas que actúen sobre él. Aquí, la fuerza externa es la fuerza centrípeta.

Es importante entender que la fuerza centrípeta no es una fuerza fundamental, sino solo una etiqueta que le damos a la fuerza neta que ocasiona que un objeto se mueva en una trayectoria circular. La fuerza de tensión sobre la cuerda de una pelota atada que da vueltas y la fuerza gravitacional que mantiene a un satélite en órbita, son ejemplos de fuerzas centrípetas. Incluso muchas fuerzas individuales pueden estar involucradas siempre y cuando se sumen (con suma de vectores) para dar una fuerza neta que apunte hacia el centro de la trayectoria circular.

Al empezar con la 2ª ley de Newton:

$a = \frac{F}{m}$a, equals, start fraction, F, divided by, m, end fraction

y después igualar esto con la aceleración centrípeta,

$\frac{v^2}{r} = \frac{F}{m}$start fraction, v, squared, divided by, r, end fraction, equals, start fraction, F, divided by, m, end fraction,

podemos mostrar que la fuerza centrípeta, $F_c$F, start subscript, c, end subscript, tiene magnitud

$F_c = \frac{mv^2}{r}$F, start subscript, c, end subscript, equals, start fraction, m, v, squared, divided by, r, end fraction

y siempre está dirigida hacia el centro de la trayectoria circular. De manera equivalente, si $\omega$omega es la velocidad angular entonces como $v=r\omega$v, equals, r, omega,

$F_c = m r \omega^2$F, start subscript, c, end subscript, equals, m, r, omega, squared.

Ejemplo 1: si $m_1$m, start subscript, 1, end subscript es una masa de $1~\mathrm{kg}$1, space, k, g que da vueltas en un círculo de radio $1~\mathrm{m}$1, space, m y $m_2 = 4~\mathrm{kg}$m, start subscript, 2, end subscript, equals, 4, space, k, g, ¿cuál es la velocidad angular si suponemos que ninguna de las masas se mueve de manera vertical y hay fricción mínima entre la cuerda y el tubo? 

Cuando la cuerda pasa a través del tubo, redirige la fuerza debida a la gravedad que actúa sobre $m_2$m, start subscript, 2, end subscript al plano horizontal. Esta es la fuerza centrípeta que le permite a $m_1$m, start subscript, 1, end subscript rotar en un círculo. Ninguna de las masas se mueve de manera vertical, así que la fuerza centrípeta debe estar exactamente balanceada.

$\begin{aligned} F_c &= F_g\\ \\\\ m_1 r \omega^2 &= m_2 g \end{aligned}$

Las cual se puede reordenar y resolver para la la velocidad de rotación,

$\begin{aligned} \omega &= \sqrt{\frac{m_2 g}{m_1 r}} \\ &= \sqrt{\frac{4~\mathrm{kg}\cdot 9.81~\mathrm{m/s^2}}{1~\mathrm{kg}\cdot 1~\mathrm{m}}} \\ &= 6.26~\mathrm{rad/s}\end{aligned}$

o alrededor de 1 revolución por segundo.

Ejemplo 2: automóvil en una curva

¿Cuál es la magnitud de la aceleración centrípeta de un automóvil que sigue una trayectoria curva (ve la siguiente figura), con un radio de 500 m y una rapidez de 25 m/s (aproximadamente 90 km/h)?

Podemos encontrar la aceleración centrípeta al usar la siguiente fórmula:

$a_c=\dfrac{v^2}{r}=\dfrac{(25.0\dfrac{\text m}{\text s})^2}{500\text { m}}=1.25 \dfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$

ACTIVIDAD

Ejercicio 1

Un automóvil de 1650 kg de masa toma una curva de 25 m de radio a una velocidad de 90km/h. Calcula la fuerza centrípeta.

Ejercicio 2

La fuerza centrípeta de un automóvil al tomar una curva de 20 m de radio con una velocidad de 80 km/h es 22 000 N. ¿Cuál es la masa del automóvil?

Ejercicio 3

Un cuerpo de 350g gira en un plano horizontal a la velocidad de 4 m/s. Si el radio de giro mide 90 cm, calcula: a) el periodo, b) la aceleración centrípeta y c) la fuerza centrípeta.

Ejercicio 4

Un cuerpo de 3 kg tiene un movimiento circular uniforme de 2 m de radio y da 40 vueltas en 10 minutos. Calcula la fuerza centrípeta.

 Ejercicio 5

El tambor de una lavadora industrial es un cilindro de 50 cm de diámetro, y la velocidad máxima de centrifugado es de 1 200 rpm. Calcula la fuerza a la que está sometida una carga de 19 kg de ropa, distribuidos en la periferia.

Realice la siguente lectura para complementar:

Acción y Reacción

Hace algún tiempo, en un lugar no muy escondido sucedió que la señora Fuerza contrajo matrimonio con uno de los herederos del trono del reino de los reinos, cuyo nombre no revelaremos por ahora.

El matrimonio se fue a vivir en el universo que abarca todo lo conocido y también lo desconocido.

Como regalo, los padres del heredero le dieron a la señora Fuerza y su esposo un viaje de luna de miel a uno de los lugares más hermosos del universo: el Sistema Solar o también llamado el “jardín del universo”.

De entre todos los lugares del jardín del universo, se quedó a vivir en la casa más hermosa de todas: la Tierra.

Desde la Tierra la señora Fuerza su puso a cultivar su jardín: las estrellas y los planetas.

No pasó mucho tiempo y la señora Tierra empezó a tener hijos e hijas.

Entre los hijos e hijas que tuvo la señora Tierra estaban: Gravedad, Peso, Roce, y los gemelos Acción y Reacción.

Cada uno de los hijos e hijas se preocupó, junto a su madre Fuerza, de cuidar el universo y todos sus habitantes. Su esposo, el heredero al reino de los reinos,

gracias al afortunado casamiento con la señora Fuerza aumentó sus responsabilidades. Y como señal de gratitud dejó en manos de su señora la administración y cuidado del movimiento de todo ser que habitaba en el universo.

Cada hijo tenía su particular personalidad. Pero es digno destacar que como buenos gemelos, Acción y Reacción se parecían en todo, eran del mismo tamaño, del mismo color, vestían la misma ropa, en fin, eran iguales.

En un principio los hijos Acción y Reacción eran muy unidos y alegres y andaban siempre juntos. Hacían jugarretas a todo el mundo.

Cierta vez, un día que andaban jugando por el patio de la casa, la Tierra, Acción golpeó una pared y Reacción le devolvió el golpe a la pared y así a la pared nada le sucedió.

Otra vez, Acción quiso chutear una pelota y Reacción devolvió el chute a la pelota y así la pelota no se movió.

Acción y Reacción con sus jugarretas empezaron a crear problemas serios en la familia de Fuerza y el heredero del reino de los reinos.

Un día la señora Fuerza le pidió a Acción que le abriera la puerta y vino Reacción y la cerró. Y cada vez que Acción quería abrir la puerta Reacción se la cerraba.

La señora Fuerza se molestó mucho de sus hijos gemelos Acción y Reacción y decidió reprenderlos y enseñarles a modificar su conducta.

Les dijo: “queridos hijos, ya están trayendo muchas dificultades a mi enorme tarea de mantener en orden el universo, de ahora en adelante ya no podrán tocar al mismo cuerpo o cosa a la vez. Además, para que puedan hacer algo deberán personificarse en las cosas. Y, para finalizar, si Acción toca a Reacción, Reacción tocará, de la misma forma, a Acción.”

Dicho y hecho.

Un día, Acción se personificó en una niña y Reacción en un niño. La niña empujó al niño, y el niño, debido a que Reacción estaba en él, empujó a la niña.

La señora Fuerza vio lo que estaba sucediendo con Acción y Reacción y pensó que ya había crecido lo suficiente y decidió llamarlos Fuerza de Acción y Fuerza de Reacción.

Y así fueron viviendo Fuerza de Acción y Reacción.

Ante los ojos de todos eran iguales, tenían el mismo tamaño, pero siempre actuaban sobre cuerpos diferentes, actuaban en una misma línea pero siempre en sentidos contrarios.

Otro día, Acción se personificó en la Tierra y Reacción en la Luna. La Tierra atrajo a la Luna y Luna, por Reacción, atrajo a la Tierra. Desde entonces que la Tierra y la Luna se atraen con la misma fuerza.

Y, bueno, así fue pasando el tiempo y ocurría que cada vez que Fuerza de Acción actuaba, también lo hacía Fuerza de Reacción.

La señora Fuerza viendo que Fuerza de Acción y Fuerza de Reacción se comportaban dignamente y que ya no entorpecían su tarea de administrar los movimientos del universo un día los mandó a recorrer el universo, para que conocieran los amplios y vastos paisajes que eran de dominio de ella y del heredero del reino de los reinos.

Fuerza de Acción y Fuerza de Reacción fueron por el universo y, jugando como ya habían aprendido a hacerlo, dieron más armonía aún a esa gran casa que cobija todo lo existente.

Al cabo de cierto tiempo Fuerza de Acción y Fuerza de Reacción volvieron a la Tierra y siguieron sus apacibles y dichosas vidas.

Desde entonces es que Fuerza de Acción y Fuerza de Reacción son parte de todas nuestras acciones. Siguen siendo inseparables. Solo se les puede diferenciar viendo que si Fuerza de Acción va en un sentido, Fuerza de Reacción va en el otro. Y, como lo dispuso Fuerza, la hermosa madre de ellos, siempre actúan cada uno en uno de los cuerpos que están en acción.

tomado de:http://www.librosmaravillosos.com/cuentosdidacticos/index.html