Discusión 10 De Física I 02_2017 Dinámica Rotacional.pdf

Discusión de Física I

Discusión:

Temática: Dinámica rotacional

Fecha:

1) Indicador de logro: Comprende el significado del momento angular de una partícula o de un cuerpo rígido Enunciado: Una partícula puntual viaja en línea recta con rapidez constante y la distancia más cercana que parte del origen de las coordenadas es una distancia l. Con respecto a este origen, ¿la partícula tiene momento lineal cero? Conforme la partícula se mueve en línea recta, ¿cambia su momento angular con respecto al origen? ¿Cómo se puede cambiar el valor del momento angular sin interactuar con la partícula? Si el movimiento fuera circular uniforme, siendo el origen el centro de la trayectoria ¿Su momento lineal cambia o permanece constante? y ¿su momento angular? Explique. Tema: momento angular 2) Indicador de logro: Reconoce la situación en que el momento angular y la velocidad angular son paralelos Enunciado: Para el momento lineal de una partícula se tiene que p  mv y para un cuerpo rígido se podría pensar que la relación correspondiente del momento angular es L  I z  ¿Es esto cierto? Explique. Muestre que para la manzana asimétrica de la figura  y L no son paralelos.

Tema: Momento angular y velocidad angular 3) Indicador de logro: Resuelve problemas con el análogo de la segunda ley al movimiento rotacional Enunciado: Una bolita de arcilla con masa M está pegada a un extremo de una varilla larga, delgada y uniforme de (la misma) masa M y longitud L. a) Ubique la posición del centro de masa del sistema varillaarcilla y márquela en un dibujo de la varilla. b) Se equilibra cuidadosamente la varilla en una mesa sin fricción, de modo que esté parada verticalmente, con el extremo que no tiene arcilla tocando la

mesa. Ahora la varilla se inclina formando un ángulo pequeño  con la vertical. Determine su aceleración angular en este instante, suponiendo que el extremo sin arcilla no pierde contacto con la mesa. c) Se equilibra otra vez la varilla en la mesa sin fricción de modo que esté parada verticalmente, pero ahora con el extremo que tiene la arcilla tocando la superficie. Otra vez, la varilla se inclina formando un ángulo pequeño  con la vertical. Determine su aceleración angular en ese instante, suponiendo que la arcilla permanece en contacto con la mesa. Compare su resultado con el que obtuvo en el inciso b). d) Un taco de billar es una varilla que tiene un extremo grueso y se adelgaza continuamente hasta el otro extremo. Es fácil equilibrar un taco verticalmente sobre un dedo, si el extremo delgado está en contacto con el dedo; sin embargo, resulta mucho más difícil si el extremo que está en contacto con el dedo es el grueso. Explique esta diferencia. Tema: Análogo de la segunda ley 4) Indicador de logro: Resuelve problemas donde se aplica la conservación del momento angular Enunciado: Una plataforma horizontal con la forma de un disco da vueltas libremente en un plano horizontal en torno a un eje vertical sin fricción (figura). La plataforma tiene una masa M =100 kg y un radio R = 2.0 m. Una estudiante, cuya masa es m = 60 kg, camina lentamente desde el borde del disco hacia su centro. Si la rapidez angular del sistema es 2.0 rad/s cuando el estudiante está en el borde, ¿cuál es la rapidez angular cuando alcanza un punto r = 0.50 m desde el centro?

Tema: Conservación del momento angular

5) Indicador de logro: Resuelve problemas de rodadura aplicando su condición y las leyes de movimiento Enunciado: Un peñasco esférico, sólido y uniforme, parte del reposo y baja rodando por la ladera de una colina de 50.0 m de altura (ver figura). La mitad superior de la colina es lo bastante áspera como para que el peñasco ruede sin resbalar; sin embargo, la mitad inferior está cubierta de hielo y no hay fricción. Calcule la rapidez de traslación del peñasco al llegar al pie de la colina.

Tema: Rodadura