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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 ?
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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?
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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?
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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?
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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.
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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.