Interacciones en la naturaleza. Movimiento mecánico.
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Interacciones en la
naturaleza.Movimientomecánico.
Una niña montada en patines se coloca frente a
una pared y la empuja bruscamente. Explica qué
le sucederá a la niña. Confecciona un esquema en el cual representes las
fuerzas que se manifiestan durante la interacción.
Fn-paredFpared-n
Pared
Asunto:Leyes de Newton
en el M.C.U.
Trayectoria de la pelota
m
vr
v
Fuerza centrípeta
ac
En un movimiento uniforme circunferencial la fuerza resultante está dirigida según el radio hacia el centro de la circunferencia. Esta
fuerza resultante recibe el nombre de fuerza
centrípeta.
Fc = m · ac
ac =v2
R
Fc = m ·
v2
R
Determina la fuerza (valor, dirección y sentido) que ejerce la Tierra sobre la Luna.
Tarea 1
FTL
FTL– ?
mL = 7,3 · 1022 kg
ac = 2,7 · 10– 3 m/s2
Fc = m · acv2
r = m · ω2 · r
FTL= 7,3 ·1022 kg · 2,7 ·10– 3 m/s2
FTL = 19,71 · 1019 kg m/s2FTL = 1,97 · 1020 NFTL = 2,0 · 1020 N
= m ·
Respuesta
Esta fuerza está dirigida radialmente, hacia el centro de la órbita que describe la Luna.
Cuando Yipsi Moreno gira para lanzar el martillo, ¿qué efecto provoca en el martillo la fuerza centrípeta?, ¿qué trayectoria realiza el martillo cuando cesa la fuerza centrípeta? Explica tu respuesta.
Tarea 2
v
v
a
a F
F
v
v
Fc = m·ac
La fuerza centrípeta cambia la dirección y sentido del movimiento del martillo, instante a instante. Al
cesar su acción, el martillo sale despedido inicialmente
tangente a la circunferencia que describe
y la fuerza de gravedad curva la trayectoria
posteriormente.
Respuesta de la tarea 2:
Si el martillo tiene una masa de 7,0 Kg, la longitud de la cadena es 1,3 m y da vueltas a razón de 1,0 rev/s, determina la tensión en la cadena.
Tarea 3
m = 7,0 kg R = 1,3 m
f = 1,0 rev/s
T – ?
·R
m
T = m · ac = m · v2
R
v = ω · Rω = 2π · f
= m · 4 π2 f 2 · R2
RT = 4 π2 m · f 2 · R ecuación
solución
Fc = T FcT
T = 4 π2 m · f 2 · RSustituyendo por los datos:
T = 4 (3,14)2 · 7,0 kg · 1 s– 2 · 1,3 m
T = 4 (9,86) · 7,0 kg · 1 s– 2 · 1,3 m
T = 359 N La tensión en la cadena es de 359 N .
En el modelo de Bohr del átomo de hidrógeno, el electrón gira en una órbita circular en torno al núcleo. Si el radio de la órbita es de 5,3 · 10–11 m y el electrón hace 6,6 · 1015 rev/s , encuentra:
a) la aceleración del electrón (en magnitud, dirección y sentido).
b) la fuerza centrípeta que actúa sobre el electrón.
+
+ –
Modelo de átomo de hidrógeno según Bohr
R
a) ac– ?
r = 5,3 · 10–11 m
f = 6,6 · 1015 rev/s
ac = v2
r=
rω2 · r2
ω = 2π· f
ac = 4 ·9,86 (6,6·1015 s– 1 )2 · 5,3 · 10– 11 m
ac = 1718· 1030 s– 2 · 5,3 · 10– 11 m ac = 9,1 · 1022 m/s2 Respuesta
v = ω · r
= (4 π2 ·f2 ) · r
b) Fc– ?
Fc = m · ac
Fc = 9,1 · 10– 31 kg · 9,1 · 1022 m/s2
Fc = 82,81 · 10–9 kg m/s2 Fc = 8,3 · 10– 8 N
me = 9,1 · 10– 31
kg
En el M.C.U. la fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo está dirigida según el radio hacia el centro de la circunferencia y se le denomina fuerza centrípeta que se calcula por: Fc =
m·
v2R
En el M.C.U. la fuerza centrípeta provoca el cambio de la dirección y sentido de la velocidad en cada punto de la trayectoria.