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MOV. CIRCULAR UNIFORME (MCU) I. Concepto * Es un movimiento bidimensional de aceleración variable * Su velocidad angular es constante ainstantáne media * Donde: f Tt .2 2 Periodo Es el tiempo requerido para dar una vuelta o una revolución Radio de Giro Δθ DP Δt Unidad: rad/s t vueltasdeN f * Examinemos: ∙ Para una vuelta: r TT r t l V . 2.2 rV . Frecuencia Rapidez Angular Rapidez ∙ Dado que la velocidad cambia continuamente en su orientación, la partícula presentara una aceleración denominada aceleración centrípeta o aceleración normal )( cpa )( Na r r V Vacp .. 2 2 Unidad: m/s2 En módulo Es constante en módulo En forma vectorial rrVacp .)( 2 rV La aceleración centrípeta siempre apunta hacia el centro de la circunferencia ∙ Forma Vectorial: Tiempo de Encuentro (tenc) 21 . separación enct Tiempo de Alcance (talc) 12 . separación alct Donde: ω2 > ω1 Las partículas se mueven en sentidos opuestos Las partículas se mueven en el mismo sentido NOTA II. Gráficas 1. Gráfica de ω vs t * Veamos: ∙ Donde: 21 AA 21 AAbarridoÁngulo 2. Gráfica de θ vs t * Veamos: Ecuación: t.0 PendienteIntercepto III. Pregunta 28. Respecto del movimiento circunferencial, señale la secuencia correcta de verdadero (V) o falso (F) según corresponda. I. La velocidad angular y tangencial son coplanares y perpendiculares entre sí. II. En el MCU, la velocidad tangencial permanece constante en módulo. III. La velocidad angular y la aceleración normal son perpendiculares entre sí. Rpta. I. FALSA Ya que dichos vectores no se encuentran en el mismo plano; pero, sin son perpendiculares II. VERDADERA III. VERDADERA Ya que la aceleración normal se encuentra en el plano del movimiento y la velocidad angular es perpendicular al plano del movimiento de la partícula IV. Problemas 30. Una partícula desarrolla un MCU y su velocidad angular es 1,6 rad/s, cuando su velocidad es (⎯4 î - 4ĵ) m/s, determine su vector posición, en m. k̂ 3 Solución: * Piden r * Dado que la posición y la velocidad pertenecen a un mismo plano, se tendrá: smjiV /)ˆ4ˆ34( sradk / ˆ6,1 * Datos: mjbiar )ˆˆ( * Ahora: rV )ˆˆ()ˆ6,1(ˆ4ˆ34 jbiakji jaibji ˆ 6,1ˆ 6,1ˆ4ˆ34 * Se deduce: 35,2 5,2 b a mjir )ˆ35,2ˆ5,2( 32. Una partícula desarrolla un MCU en sentido antihorario y al pasar por dos puntos P y Q posee velocidades de (⎯5î + 5 ĵ) m/s y (6î - 8ĵ) m/s respectivamente. Si el radio de la circunferencia es 5 m, determine el tiempo, en s, que tarda desde P hasta Q. 3 Solución: * Piden t * A partir del enunciado: * Recordar: t . t R V . t. 5 10 180 .187 st 63,1 34. La figura muestra una partícula con MCU con un radio R = 20 m. Determine la aceleración centrípeta (en m/s2) en el punto B, si la velocidad en el punto A es de -20î m/s (CEPRE 2019-I) Solución: * Piden cpa * 1era forma: ∙ Recordar: 2 22 / 20 20 20 sm r V acp ∙ Ahora: jseniacp ˆ)3720(ˆ)37cos20( 2/ )ˆ12ˆ16( smjiacp * 2da forma: ∙ Recordar: racp .2 r R V acp . 2 )ˆ12ˆ16.( 20 20 2 jiacp 2/ )ˆ12ˆ16( smjiacp 36. La figura muestra la trayectoria de una partícula que realiza MCU con un periodo de 8 s. Determine la aceleración (en m/s2) de la partícula 2 s después de haber pasado por el punto A. Considere π2 = 10. (CEPRE 2019-II) Solución: * Piden cpa * A partir del enunciado: ∙ Determinemos el Δ: t . 2. 2 T rad 2 2. 8 2 ∙ Por último: racp .2 )ˆ8.( 4 2 jacp jacp ˆ 2 2 2/ ˆ5 smjacp 38. En la figura, las partículas A y B describen movimientos circulares uniformes con periodos 8 s y 12 s respectivamente. Si en t = 0 las partículas se encuentran en las posiciones mostradas, calcule la posición angular (en rad) cuando ambas partículas se encuentran por primera vez. (CEPRE 2018-II) Solución: * Piden Alcance * A partir del enunciado: ∙ Como la partícula A presenta menor periodo; será mas rápido y será ella quien alcance a la partícula B ∙ Determinemos el tiempo que transcurre para que se de el alcance: BA separación alct . BA alc TT t /2/2 6/7 . 12/28/2 6/7 . alct stalc 14. ∙ Con ello; para la partícula A: tAA . .0 . 4 alcf t 14. 46 Alcance radAlcance 3 11
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