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EJERCICIOS TEMA 3 UNIDADES CONVERSIÓN DE UNIDADES Para convertir grados a radianes y viceversa la equivalencia que tenemos que usar es: 𝟑𝟔𝟎º = 𝟐𝝅 𝒓𝒂𝒅𝒊𝒂𝒏𝒆𝒔 Ejercicio 1.- Convierte los siguientes ángulos a radianes a) 30º b) 45º c) 120 º d) 250 º Ejercicio 2.- Convierte los siguientes ángulos a grados 𝑎) 𝜋 4 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝑒𝑠 𝑏) 𝜋 6 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝑒𝑠 𝑎) 3𝜋 2 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝑒𝑠 𝑎) 5𝜋 4 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝑒𝑠 CONVERSIÓN DE VELOCIDADES ANGULARES Ejemplo de paso de revoluciones por minuto a radianes por segundo: Convierte 25 rpm en rad/s 𝟐𝟓 𝒓𝒆𝒗 𝒎𝒊𝒏 · 𝟐𝝅 𝒓𝒂𝒅 𝟏 𝒓𝒆𝒗 · 𝟏 𝒎𝒊𝒏 𝟔𝟎 𝒔 = 𝟐. 𝟔𝟏𝟖 𝒓𝒂𝒅 𝒔⁄ Ejemplo de paso de radianes por segundo a revoluciones por minuto: Convierte 3 rad/s en rpm 𝟑 𝒓𝒂𝒅 𝒔 · 𝟏 𝒓𝒆𝒗 𝟐𝝅 𝒓𝒂𝒅 · 𝟔𝟎 𝒔 𝟏 𝒎𝒊𝒏 = 𝟐𝟖. 𝟔𝟓 𝒓𝒆𝒗 𝒎𝒊𝒏⁄ Ejercicio 3.- Pasa a radianes por segundo las siguientes velocidades angulares a) 36 rpm b) 25 rpm c) 125 rpm Ejercicio 4.- Convierte en revoluciones por minuto a) 6 rad/s b) 8 rad/s c) 56 rad/s CÁLCULO DE LA VELOCIDAD ANGULAR Para calcular la velocidad angular usamos la siguiente fórmula 𝝎 = á𝒏𝒈𝒖𝒍𝒐 𝒈𝒊𝒓𝒂𝒅𝒐 (𝒆𝒏 𝒓𝒂𝒅𝒊𝒂𝒏𝒆𝒔) 𝒕𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 (𝒆𝒏 𝒔𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐𝒔) Ejercicio 5.- Una noria da una vuelta completa en 1 minuto. Calcula su velocidad angular Ejercicio 6.- Tenemos un cuerpo que gira media circunferencia en 25 segundos. Calcula la velocidad angular de dicho cuerpo Ejercicio 7.- Si un cuerpo gira con una velocidad angular de 25 rpm. Calcula el ángulo girado en 3 segundos. RELACIÓN ENTRE VELOCIDAD ANGULAR Y VELOCIDAD LINEAL Para calcular la velocidad lineal sabiendo la velocidad angular usamos la siguiente fórmula: 𝒗 = 𝝎𝑹 Donde ω es la velocidad angular medida en rad/s y R es el radio de la circunferencia que está describiendo el punto Ejercicio 8.- Calcula la velocidad lineal de un punto de la periferia de una rueda que gira con velocidad angular de 30 rpm Ejercicio 9.- Una rueda gira con una velocidad angular de 56 rpm. Calcula: a) La velocidad lineal de un punto situado a 20 cm del centro de la rueda b) La velocidad lineal de un punto situado a 40 cm de la rueda c) La velocidad lineal de un punto situado en la periferia de la rueda sabiendo que ésta tiene un radio de 60 cm PERIODO Y FRECUENCIA El periodo se define como el tiempo que tarda un cuerpo que se mueve con movimiento circular uniforme en dar una vuelta completa. Se calcula con la siguiente fórmula: 𝑻 = 𝟐𝝅 𝝎 T es el periodo (medido en segundos) ω es la velocidad angular (medida en radianes por segundo) La frecuencia es el número de vueltas que da el cuerpo en 1 segundo. Se calcula con la siguiente fórmula: 𝒇 = 𝝎 𝟐𝝅 f es la frecuencia (se mide en Herzios ‘Hz’) ω es la velocidad angular (medida en radianes por segundo) Ejercicio 10.- Calcula el periodo de una rueda que gira con una velocidad angular de 30 rpm Ejercicio 11.- Calcula la frecuencia de la rueda del ejercicio anterior Ejercicio 12.- Sabiendo que una rueda recorre un ángulo de 30 grados en 2 segundos, calcula el valor del periodo y la frecuencia de dicha rueda. ACELERACIÓN CENTRÍPETA Y FUERZA CENTRÍPETA La aceleración centrípeta es la aceleración que tiene todo cuerpo que esté describiendo un movimiento circular. Se calcula con la fórmula: 𝒂𝒄 = 𝒗𝟐 𝑹 ac es la aceleración centrípeta que se mide en m/s2 v es la velocidad lineal que se mide en m/s La fuerza centrípeta que experimenta un cuerpo es la masa de dicho cuerpo por la aceleración centrípeta 𝑭 = 𝒎 · 𝒂𝒄 R es el radio de la circunferencia que está describiendo el cuerpo y se mide en metros Ejercicio 13.- Calcula el valor de la aceleración centrípeta de un cuerpo que describe una trayectoria circular de 30 cm a una velocidad de 5 m/s Ejercicio 14.- Un cuerpo describe una trayectoria circular de 20 cm. Sabemos que recorre un ángulo de 45º en 4 segundos. Calcula la aceleración centrípeta Ejercicio 15.- Un cuerpo de 2 kg de masa tiene un periodo de 6 segundos y describe una trayectoria circular de 30 cm de radio. Calcula el valor de la fuerza centrípeta a la que está sometido. FUERZA GRAVITATORIA ENTRE DOS MASAS La fuerza gravitatoria con la que se atraen dos masas se calcula como: 𝐅 = 𝐆 · 𝐦𝟏 · 𝐦𝟐 𝐫𝟐 Ejercicio 16.- Dos cuerpos de 50 y 60 kg respectivamente están situados a una distancia de 30 cm. Calcula la fuerza gravitatoria entre ambos Ejercicio 17.- La Tierra tiene una masa de 5.98·1024 kg y el sol tiene una masa de 2·1030 kg. Sabiendo que están separados una distancia de 1.5 millones de kilómetros. Calcula la fuerza gravitatoria con la que el Sol atrae a la Tierra VELOCIDAD DE GIRO DE UN SATÉLITE EN TORNO A UN CUERPO CENTRAL Para calcular la velocida de giro de un satélite en torno a una masa central tenemos que aplicar: 𝒗 = √ 𝑮𝑴 𝒓 G es la constante de gravitación universal M es la masa del cuerpo central (en kilogramos) r es la distancia de un cuerpo a otro (radio de la órbita que está describiendo en metros) Ejercicio 18.- Sabiendo que el Sol tiene una masa de 2·1030 kg y que está a una distancia de 1,5 millones de kilómetros de la Tierra. Calcula el valor de la velocidad de giro de la Tierra alrededor del Sol Ejercicio 19.- Calcula el periodo de la Tierra alrededor del Sol con los datos del problema anterior
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