El documento presenta conceptos sobre movimiento circular uniforme y velocidad relativa. Explica las propiedades del movimiento circular uniforme, incluyendo la velocidad tangencial, periodo, frecuencia y velocidad angular. También define la aceleración centrípeta y presenta ejemplos de su cálculo. Por último, introduce las nociones de velocidad y aceleración relativas entre marcos de referencia en movimiento.
En esta presentación puedes encontrar información sobre el movimiento circular. Estas diapositivas fueron echas por mi equipo a causa de una tarea de la materia de física.
El movimiento de rotación alrededor de un eje fijo permite entender la inercia rotacional de un cuerpo rígido y comprender la equivalencia entre el movimiento lineal y el movimiento rotacional
En esta presentación puedes encontrar información sobre el movimiento circular. Estas diapositivas fueron echas por mi equipo a causa de una tarea de la materia de física.
El movimiento de rotación alrededor de un eje fijo permite entender la inercia rotacional de un cuerpo rígido y comprender la equivalencia entre el movimiento lineal y el movimiento rotacional
1891 - 14 de Julio - Rohrmann recibió una patente alemana (n° 64.209) para s...Champs Elysee Roldan
El concepto del cohete como plataforma de instrumentación científica de gran altitud tuvo sus precursores inmediatos en el trabajo de un francés y dos Alemanes a finales del siglo XIX.
Ludewig Rohrmann de Drauschwitz Alemania, concibió el cohete como un medio para tomar fotografías desde gran altura. Recibió una patente alemana para su aparato (n° 64.209) el 14 de julio de 1891.
En vista de la complejidad de su aparato fotográfico, es poco probable que su dispositivo haya llegado a desarrollarse con éxito. La cámara debía haber sido accionada por un mecanismo de reloj que accionaría el obturador y también posicionaría y retiraría los porta películas. También debía haber sido suspendido de un paracaídas en una articulación universal. Tanto el paracaídas como la cámara debían ser recuperados mediante un cable atado a ellos y desenganchado de un cabrestante durante el vuelo del cohete. Es difícil imaginar cómo un mecanismo así habría resistido las fuerzas del lanzamiento y la apertura del paracaídas.
1. Física para Ciencias:
Movimiento circular uniforme
y velocidad relativa
Dictado por:
Profesor Aldo Valcarce
1er semestre 2014
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
2. Resumen – Lanzamiento de Proyectil
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
𝑟𝑓 = 𝑥𝑖 + 𝑣 𝑥,𝑖 × 𝑡 +
1
2
𝑎 𝑥 × 𝑡2
𝑖 + 𝑦𝑖 + 𝑣 𝑦,𝑖 × 𝑡 +
1
2
𝑎 𝑦 × 𝑡2
𝑗
Se definieron los vectores posición 𝑟, desplazamiento ∆𝑟, velocidad 𝑣 y
aceleración 𝑎 en 2 dimensiones.
El movimiento en 2 dimensiones se puede descomponer como si fuese un
vector. La posición está definida como:
En el movimiento de proyectiles:
𝒗 𝒙 es constante (𝑎 𝑥= 0). 𝑣 𝑦,𝑓 = 𝑣 𝑦,𝑖 − 𝑔 ∆𝑡
3. Proyectiles: Ejemplo 3
Se dispara un proyectil desde la orilla de un acantilado de
140 m de altura con una velocidad de 100 m/s a un ángulo
de 37° con la horizontal.
b) Calcule el tiempo que tarda el proyectil en llegar al nivel del acantilado
a) Calcule el alcance ∆x, del proyectil.
c) Calcule la rapidez y la dirección de la velocidad final.
100 m/s
37°
140 m
R = 1,14 km
R = 12,3 s
R: 113 m/s, -45° al horizontal
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
4. Proyectiles: Ejercicio 4
¿Qué ángulo de lanzamiento maximiza el alcance de un proyectil? (se
supone ∆y =0)
o
45
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
5. Movimiento circular uniforme
Propiedades:
Este objeto tiene una trayectoria circular.
El objeto demora el mismo tiempo en hacer cada
revolución (gira con la misma velocidad angular 𝜔).
Se define el período (𝑇), que es el tiempo de una revolución completa.
La magnitud de la velocidad (rapidez 𝑣) permanece constante.
La velocidad siempre tiene una dirección tangente al círculo (velocidad tangencial 𝑣𝑡).
La rapidez de un objeto rotando en
un círculo de radio 𝑟 con período 𝑇:
La velocidad angular 𝜔:
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
𝑣 𝑡 =
2𝜋𝑟
𝑇
𝜔 =
2𝜋
𝑇
6. Movimiento circular uniforme
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
La rapidez de un objeto rotando en
un círculo de radio 𝑟 con período 𝑇:
La frecuencia de oscilación 𝑓:
La velocidad angular 𝜔:
𝑣 𝑡 =
2𝜋𝑟
𝑇
𝜔 =
2𝜋
𝑇
𝑓 =
1
𝑇
Unidades
𝑟𝑒𝑣𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠
𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
1
𝑠
𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝑒𝑠
𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
𝑟𝑎𝑑
𝑠
360 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 = 2𝜋 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝑒𝑠
7. La magnitud de la velocidad (rapidez) es constante.
La dirección de la velocidad cambia.
La velocidad es un vector:
Si la dirección de un vector cambia, el vector cambia.
Entonces, si hay aceleración (centripeta).
¿El objeto está acelerado o no?
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
𝑎 =
∆𝑣
∆𝑡
≠ 0
Movimiento circular uniforme
Propiedades:
8. Entonces la aceleración centrípeta está dirigida hacia el
centro del círculo.
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
Aceleración Centrípeta
∆𝑟
𝑟
=
∆𝑣
𝑣
Por triángulos equivalentes
𝑎 =
∆𝑣
∆𝑡
𝑎 =
𝑣
𝑟
∆𝑟
∆𝑡
lim
∆𝑡→0
∆𝑟
∆𝑡
= 𝑣
∆𝜃 → 0
∆𝑣 es perpendicular a 𝑣1
𝑎 = −
𝑣2
𝑟
𝑟
𝑎 𝑐 =
𝑣2
𝑟
9. Ejemplo: Aceleración Centrípeta
Una pelota en el extremo de un cordel gira uniformemente en un círculo con un radio
de 0,60 m. La pelota efectúa 2,0 revoluciones por segundo. ¿Cuál es su aceleración
centrípeta?
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
10. Aceleración Tangencial y Radial
Una partícula moviéndose a lo largo de una trayectoria curva como
aparece en la figura tiene una aceleración que cambia con el tiempo.
𝒂
𝒂
𝑎 = 𝑎 𝑟 + 𝑎 𝑡
𝒂 𝒓
𝒂 𝒓𝒂 𝒕
𝒂 𝒕
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
radial
tangencial
𝒂 𝒕 provoca un cambio en la rapidez de la partícula:
𝒂 𝒓 provoca un cambio en la dirección del vector velocidad: 𝑎 𝑟 =
𝑣2
𝑟
𝑎 𝑡 =
∆ 𝑣
∆𝑡
El módulo de la aceleración 𝑎 será: 𝑎 = 𝑎 𝑟
2
+ 𝑎 𝑡
2
11. En el movimiento circular uniforme es un caso especial de un
movimiento a lo largo de una trayectoria curva:
𝑣 es constante ( 𝑎 𝑡 es nula),
𝑎 es siempre radial.
En un movimiento en una dimensión:
La dirección de 𝑣 es constante (𝑎 𝑟 es nula).
𝑎 𝑡 puede no ser nula.
Aceleración Tangencial y Radial
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
12. Ejemplo
Un pelota colgada de una cuerda de 0.5 m de longitud se balancea
en forma circular bajo la influencia de la gravedad. Cuando la cuerda
forma un ángulo de 20° con la vertical, la pelota tiene una rapidez de
1,5 m/s. Encontrar:
a) La magnitud de la aceleración radial en ese instante.
b) La magnitud de la aceleración tangencial en ese instante.
c) La magnitud y dirección de la aceleración total en ese instante.
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
13. Velocidad y Aceleración Relativas
Si dos observadores se mueven uno con respecto al otro podrán medir
desplazamientos, velocidades y aceleraciones diferentes de un objeto dado.
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
Realizar los gráficos de movimiento de la pelota de la figua con respecto al
marco de referencia O’ y O.
Ambos gráficos están correctos.
14. Dos marcos de referencias que
tienen el mismo origen en 𝑡 = 0,
pero uno se mueve con respecto
al otro con una velocidad 𝑣0.
Velocidad y Aceleración Relativas
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
𝒗 𝟎
𝑟 𝑟′
𝑆 𝑆′
Los vectores 𝒓 y 𝑟′ se relacionan
entre si por:
𝒓′ = 𝒓 − 𝒗 𝟎 × 𝒕
Los vectores velocidad serán:
𝒗′ = 𝒗 − 𝒗 𝟎
Pero la aceleración medida en
ambos marcos será:
𝒂′ = 𝒂
𝒗 𝟎 × 𝒕
Ecuaciones de transformación
galileanas.
15. Ejemplo
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
Un barco cruza un río de 1 km de ancho con un caudal que se mueve a una
velocidad de 3 km/h hacia el norte. Si el barco viaja hacia el este a su máxima
velocidad de 4 km/h:
a) ¿Cuál es el desplazamiento hacia el norte con respecto al punto inicial que
hace el barco?
b) Si el barco cruzase el rio sin cambiar su desplazamiento hacia el norte
¿cuánto se demoraría?
∆𝒚
16. Resumen
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
Propiedades de un movimiento circular uniforme.
Aceleración centrípeta en un movimiento circular uniforme.
Aceleraciones tangenciales y radiales en una trayectoria curva.
El movimiento circular uniforme es un caso especial de un movimiento
en una trayectoria curva.
Velocidad y aceleración relativas y transformaciones galileanas.
𝑣𝑡 =
2𝜋𝑟
𝑇
𝜔 =
2𝜋
𝑇
𝑎 𝑐 =
𝑣2
𝑟
𝑎 𝑟 =
𝑣2
𝑟
𝑎 𝑡 =
∆ 𝑣
∆𝑡 𝑎 = 𝑎 𝑟
2
+ 𝑎 𝑡
2