NO ME SALEN
PROBLEMAS RESUELTOS DE FÍSICA DEL CBC
(Leyes de Newton, dinámica del movimiento circular)
 

¡no me salen!

 
FIS 56 (d3.09) - El sistema de la figura está compuesto por dos cuerpos 1 y 2 de masas m1 = m2. Ambos se encuentran unidos por dos varillas a y b de igual longitud (L) y de masas despreciables que en todo instante se mantienen alineadas. El sistema gira en el plano vertical. No hay rozamientos. Considerar el instante en el cual el sistema pasa por la posición A (ver figura), en el cual el módulo de la velocidad de m2 es de 2 m/s. Indicar
cuáles de las siguientes afirmaciones son correctas:
Datos: L = 0,5 m; |v2|= 2 m/s; m1 = m2 = 0,5 kg.
    a) El módulo de la velocidad del cuerpo 1 es 2 m/s.
    b) Los módulos de las fuerzas ejercidas por cada varilla son iguales.
    c) El módulo de la fuerza ejercida por la varilla a es 2,6 veces mayor que el peso del cuerpo 1.
    d) La velocidad angular del cuerpo 1 es 2 rad/s.
    e) La aceleración centrípeta del cuerpo 2 es el doble de la de 1.
    f) El módulo de la fuerza ejercida por la varilla b es 2 veces mayor que el peso del cuerpo 2.

Apenas un poquito más peludo que el anterior. No hay que temerle.

a) El módulo de la velocidad del cuerpo 1 es 2 m/s. Falso. Eso ya lo discutimos en el ejercicio anterior. Ambos tienen la misma velocidad angular, de modo que:

v1 = ω R1 = ω L

v2 = ω R2 = ω 2L

De modo que (no me hagas hacer cuentas):

   
 

v1 = 1 m/s

 
   

Calculemos las aceleraciones de cada uno así ya lo tenemos para más adelante:

ac1 = v1² / L = (1 m/s)² / 0,5 m = 2 m/s²

ac2 = v2² / L = (2 m/s)² / 1 m = 4 m/s²

b) Los módulos de las fuerzas ejercidas por cada varilla son iguales. ¡Pero cómo van a ser iguales! Mirá el cuerpo 1: la fuerza que le hace la varilla a, debe ser mayor que la fuerza que le hace la b más su propio peso.

c) El módulo de la fuerza ejercida por la varilla a es 2,6 veces mayor que el peso del cuerpo 1. OK, más precisiones sobre el mismo asunto. Concentrémosnos en la masa 1.

Fa Fb P1 = m1 ac1

Fa Fb = P1 + m1 ac1

Fa Fb = m1 ( g + ac1)

Fa Fb = 0,5 kg 12 m/s² = 6 N

Y la masa 2...

Fb = P2 + m2 ac2

Fb = m2 ( g + ac2)

Fb = 0,5 kg 14 m/s²

Fb = 7 N

Fa = 13 N

P1 = P2 = 5 N

Conclusión:

   
 

Fa = 2,6 P1

 
   

d) La velocidad angular del cuerpo 1 es 2 rad/s. Veamos...

ω = v1 / R1

ω = 1 m/s / 0,5 m

   
 

ω1 = ω2 = 2 s-1

 
   

e) La aceleración centrípeta del cuerpo 2 es el doble de la de 1. Ya las calculamos antes... ¡los primereamos!

f) El módulo de la fuerza ejercida por la varilla b es 2 veces mayor que el peso del cuerpo 2. Me pudrieron.

 
   
DESAFIO: ¿Puede este sistema girar con MCU?  
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