informe de laboratorio

1. PROGRAMA DE : INGENIERÍA CIVIL
Asignatura: FÍSICA CALOR Y ONDAS Semestre : Tercero
Taller : Movimiento del Cuerpo Rígido Tiempo: 8 horas
Tutor : Francia Leonora Salazar Suárez Unidad: 1
1. Un astronauta está pasando una prueba en una centrífuga. La
centrífuga tiene un radio de 10,4m y, al comenzar, gira de acuerdo a
θ=0,326t2
, donde t está en segundos y θ en radianes. Cuando
t=5,6s, ¿cuáles son su posición angular, velocidad angular,
velocidad tangencial, aceleración tangencial y aceleración radial?
2. Un camión tiene neumáticos con un diámetro de 1,1m, y viaja a
35,8m/s. Si aplica los frenos, desacelera y llega al reposo después
de que los neumáticos dan 40,2vueltas. ¿Qué tiempo tarda el camión
en detenerse? ¿Qué distancia viaja el camión desde que aplica los
frenos hasta llegar al reposo?
3. El volante de una máquina de vapor gira a razón de 156rpm, cuando
se corta el vapor, la fricción de las chumaceras y el aire llevan el
volante al reposo en 2,2h. ¿Cuántas revoluciones dará el volante
antes de llegar al reposo? ¿Cuál es la aceleración lineal tangencial de
una partícula a 52,4cm del eje de rotación cuando el volante está
rotando a 72,5rpm?
4. El volante de un motor de alta velocidad giraba a 500rpm cuando se
interrumpió la alimentación eléctrica, si no recibe electricidad
durante 30s y en este lapso, pierde velocidad por fricción,
describiendo 200 revoluciones completas. ¿Con qué rapidez está
girando el volante cuando se restablece la energía?
5. Cada una de las tres palas del rotor del helicóptero que se muestra
en la figura tiene 5,2m de longitud y una masa de 240kg, El rotor
gira a 350rpm, ¿cuál es la inercia de rotación del conjunto en torno
al eje de rotación? (tome cada pala como una varilla) ¿cuál es la
energía cinética de rotación?
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
FACULTAD DE ESTUDIOS A DISTANCIA

2. 6. El objeto que se muestra en la figura está pivoteado en O. Sobre el
actúan tres fuerzas en las direcciones mostradas en la figura: FA=
10N en el punto A, a 8m de O; FB=16N en el punto B, a 4m de O; y
FC= 19N en el punto C, a 3m de O. ¿Cuáles son la magnitud y la
dirección del torque resultante con respecto s O?
7. Cuatro esferas de 0,2kg cada una están dispuestas en un cuadrado de
0,4m de lado conectadas por varillas ligeras como muestra la figura.
¿Cuál es la energía cinética total del sistema si gira a 250rpm alrededor
de un eje que pasa por el centro del cuadrado, perpendicular al plano
por el punto O?
8. Un cascarón esférico tiene un radio de 1,88m y se encuentra
inicialmente en reposo. La aplicación de un torque de 960Nm le
imprime una aceleración de 6,23rad/s2
en torno al eje que pasa por
el centro del cascarón. ¿Cuál es la masa del cascarón? ¿Cuántas
revoluciones realiza después de 15s? ¿Qué potencia desarrolla en
este intervalo de tiempo?
9. Un objeto hecho de dos secciones en forma de disco, A y B, como
muestra la figura. Gira alrededor de un eje en el centro del disco A.
O

3. Las masas y los radios de los discos A y B, respectivamente, son 2kg
y 0,2kg, y 25cm y 2,5cm. Si el momento de torsión axial debido a la
fricción es de 0,2Nm, ¿cuánto tardará el objeto en detenerse si está
girando con una velocidad angular inicial de 2πrad/s? ¿Qué potencia
desarrolla en ese intervalo de tiempo?
10. Una barra uniforme de acero de 1,2m de longitud y 6,4kg de masa
tiene unida en cada extremo una pequeña bola de 1,06kg de masa.
La barra está obligada a girar en un plano horizontal con respecto a
un eje vertical que pasa por su punto medio. En cierto momento se
observa que está girando a razón de 39rev/s. Debido a la fricción con
el eje, llega al reposo 32s más tarde. Suponiendo un momento de
torsión constante, ¿cuál es el valor de: el momento de torsión
ejercido por la fricción del eje, la energía disipada por la fricción del
eje, el número de revoluciones realizadas en los 32s, y la potencia
desarrollada en ese tiempo?
11. El volante de un motor puede considerarse como un cilindro hueco
de pared delgada de 600g de masa y 45cm de radio. a) ¿Qué
momento de torsión constante se requiere para que alcance una
velocidad angular de 700 rpm en 8s alrededor de su eje de rotación,
partiendo del reposo? b) ¿Qué energía cinética final tiene? I = MR2
12.Se aplica una fuerza F=(-4i + 6j + 3k)N a un objeto que gira
alrededor de un eje fijo alineado con el eje de coordenadas z con una
frecuencia de 350rev/min, en el punto r=(-2i + 3j + 4k)m, calcular
(a) la magnitud del momento de torsión neto con respecto al eje z y
(b) la potencia disipada y el trabajo realizado al cabo de 5s.
13. Una estación espacial debe generar gravedad artificial para apoyar la
permanencia a largo del plazo de astronautas y cosmonautas. Está
diseñada como una gran rueda con todos los compartimentos en el
borde, que debe girar con una rapidez que produzca una aceleración
similar a la de la gravedad terrestre para los astronautas. Después
de que la estación espacial esté ensamblada en órbita, se iniciará la
rotación mediante la ignición de un motor de cohete fijado en el
borde exterior, que actúa tangencialmente al borde. El radio de la
estación es R=50m y la masa es M=2,4x105kg, si el empuje del
motor es F=1,4x102N. ¿Por cuánto tiempo debe actuar el motor?
¿Cuánto trabaj0 realiza el motor y qué potencia desarrolla durante
este tiempo?

4. 14. ¿Cuál es el momento de torsión producido por un motor de auto cuya
potencia es de 180kw a una velocidad angular de 400rpm? ¿Un
tambor de 0,5m de diámetro y masa despreciable se conecta al eje
del motor para levantar un peso que cuelga de una cuerda enrollada
en el tambor. ¿Qué peso máximo puede levantarse? Si se levanta
con velocidad constante ¿Con qué rapidez subirá el peso?
15. Una esfera con una masa de 4kg. y 20cm. de radio rueda sin
deslizarse sobra una superficie horizontal. En el instante en el que su
centro de masa tiene una rapidez de 6m/s, calcular (a) la energía
cinética de traslación de su centro de masa (b) la energía de rotación
alrededor de su centro de masa y (c) su energía total.
16. Un disco sólido uniforme de 3kg de masa y 0,2m de radio gira
alrededor de un eje fijo perpendicular a su cara. Si la frecuencia
angular de rotación es 6rad/s, ¿Cuál es la cantidad de movimiento
angular cuando su eje de rotación a) pasa por su centro de masa y
b) pasa por un punto a la mitad entre el centro y el borde?