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Movimiento Circular Uniforme

Cuando una partícula describe una circunferencia de manera que recorre arcos iguales en tiempos también iguales, decimos que posee un movimiento circunferencial uniforme. Cuando un cuerpo rígido experimenta desplazamientos angulares iguales en tiempos iguales, decimos que desarrolla un movimiento de rotación uniforme. A partir de aquí, a estos movimientos los designaremos por movimiento circular uniforme.

Conceptos y definiciones previas

a) Radio Vector (): Denominamos así al vector cuyo origen se encuentra en el centro de giro, y su extremo señala a la partícula en movimiento, moviéndose con ella. Ver Fig. 1.

b) Desplazamiento Angular (q): Viene a ser el ángulo que describe el radio vector cuando la partícula está en movimiento.q se mide en radianes. Ver Fig. 1.

c) Longitud de Arco (L): Cuando la partícula de la Fig. 1 pasa de la posición “A” a la posición “B”, se dice que el espacio recorrido por él es “L”. La medida de este arco viene dada por: , en el S.I. q se expresará en radianes, L y R en metros. (Ver Fig. 1).

Definición de velocidad angular constante

Se define como velocidad angular constante a aquella que no cambia a través de tiempo, y cuyo valor nos indica el desplazamiento angular que experimenta un móvil en cada unidad de tiempo. (Ver Fig. 2).

Esta velocidad se determina así:

En el S.I. esta velocidad se expresa en radianes por segundo; rad/s. También puede expresarse en revoluciones por segundo (rev/s = rps), o revoluciones por minuto (rev/min = rpm), donde: 1 revolución (rev) = 2p rad = 360°.

Velocidad lineal o tangecial

Llamaremos velocidad tangencial o lineal a aquella que posee una partícula cuando desarrolla un movimiento curvilíneo, la dirección de esta velocidad es tangente a la curva, y su módulo nos da la rapidez con que recorre un arco. (Ver Fig. 2).

Esta velocidad se determina así: o

En el S.I. las unidades son: (w) = rad/s, (r) = m, y (V) = m/s.

Periodo y frecuencia angular

Llamamos periodo (T) al tiempo que emplea un móvil con M.C.U. para dar una vuelta completa, y frecuencia (f) al número de vueltas que dicho móvil da en cada unidad de tiempo, verificándose que: y

Aceleración centrípeta

Como ya sabemos, la única razón que justifica los cambios de velocidad es la existencia de una aceleración, en el movimiento circular la aceleración es llamada centrípeta, central o normal, dicho vector es perpendicular a la velocidad lineal (V) y angular (w), y se dirige siempre al centro de la curva.

Se verifica que:

Transmisión de movimientos

Conociéndose las características de los movimientos circulares en general, estas se aprovechan para transmitir movimientos ya sea para aumentar o disminuir las velocidades angulares o tangenciales. Ver Fig. 3.

Problemas:

1. Una partícula en M.C.U. describe un arco de 100 m en un tiempo de 20 s. Calcular su velocidad tangencial.

a) 4p m/s             b) 4 m/s             c) 5p m/s             d) 5 m/s             e) 10 m/s

Respuesta ¿Cuál es tu respuesta?:

2. Una partícula gira con una velocidad angular constante de 150 rad/s. Si el radio de la trayectoria mide 0,4 metros. ¿Cuánto vale su velocidad tangencial?

a) 2 m/s             b) 20 m/s             c) 60 m/s             d) 60p m/s             e) 50 m/s

Respuesta ¿Cuál es tu respuesta?:

3. Una partícula describe una arco de 50 m en 10 s. Calcular su velocidad angular, si el radio es de 10 m.

a) 0,5p rad/s           b) 0,5 rad/s           c) 0,4p rad/s           d) 0,4 rad/s           e) 0,2 rad/s

Respuesta ¿Cuál es tu respuesta?:

4. Una partícula gira con una frecuencia correspondiente a 720 R.P.M. Calcular su velocidad angular en rad/s.

a) 24p                 b) 36                 c) 36p                 d) 24                 e) 18p

Respuesta ¿Cuál es tu respuesta?:

5. Una partícula gira con una frecuencia correspondiente a 480 R.P.M. Calcular su velocidad angular en rad/s.

a) 12p                 b) 16p                 c) 16                 d) 8p                 e) 10p

Respuesta ¿Cuál es tu respuesta?:

6. Una partícula gira con una frecuencia correspondiente a 180 R.P.M. Calcular la distancia que recorre al cabo de 10 s; el radio de la trayectoria es 2/p m.

a) 600 m             b) 120 m             c) 120p m             d) 1200 m             e) 1800 m

Respuesta ¿Cuál es tu respuesta?:

7. Dos partículas parten simultáneamente de los extremos de un diámetro AB y en los sentidos indicados en la figura. Si giran con períodos TA = 20 s y TB = 30 s respectivamente, calcular al cabo de que tiempo logran cruzarse por segunda vez.

a) 18 s                 b) 20 s                 c) 25 s                 d) 5 s                 e) 10 s

Respuesta ¿Cuál es tu respuesta?:

8. Calcular la velocidad angular del horario de un reloj (En rad/h).

a) p                 b)p/2                 c)p/3                 d) 3p                 e)p/6

Respuesta ¿Cuál es tu respuesta?:

9. Dos insectos se encuentran sobre un disco que gira a 2400 R.P.M. Uno está a 20 cm del centro y el otro a 30 cm. ¿Cuánto vale la velocidad tangencial del más veloz?. (En cm/s).

a) 2400             b) 3000p             c) 1400p            d) 3000             e) 2400p

Respuesta ¿Cuál es tu respuesta?:

10. En el siguiente sistema, determinar la velocidad angular de la rueda "B". RA = 6 m; RB = 2 m; wA = 60 rad/s;

a) 120 rad/s           b) 180 rad/s           c) 150 rad/s           d) 200 rad/s           e) 145 rad/s

Respuesta ¿Cuál es tu respuesta?:

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Versión: 2.0 (Marzo, 2009)

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