1. No category

Física I para Licenciaturas de Física, Matemática, Ciencias de la Atmósfera y Física Médica Facultad de Ciencias - Instituto de Física
PRÁCTICO Nº 9 - Dinámica rotacional y estática
1. - El objeto que se muestra en la figura, puede girar alrededor de O,
siendo O fijo. Sobre él actúan 3 fuerzas en las direcciones que se
muestran en la figura: FA=10 N en el punto A, a 8,00 m de O; FB=16 N
en el punto B, a 4,00 m de O; y FC=19 N en el punto C a 3,00 m de O.
¿Cuáles son la magnitud y la dirección del torque resultante con
respecto a O?
R
2.- Un cilindro sólido y homogéneo de longitud L y de radio R tiene un peso
W. Dos cuerdas están atadas a su alrededor, una cerca de cada extremo, y
los extremos de las cuerdas están sujetos al techo por medio de ganchos. El
cilindro es mantenido horizontalmente con las dos cuerdas verticales y luego
se suelta. Determine:
a) la tensión de la cuerda al desenrollarse;
b) la aceleración del centro de masas del cilindro al caer.
F
3.- Un carrete de masa M y radio R se desenrolla con una fuerza
constante F. Suponiendo que el carrete es un cilindro sólido uniforme y
homogéneo, que parte del reposo y rueda sin deslizar, ¿cuál es la
velocidad de su centro de masa después que ha recorrido una distancia
igual a 5,0 R?
4- Un jugador poco experimentado arroja una bola de Bowling (homogénea de radio R y
masa M) de tal modo que cuando toca la pista se mueve horizontalmente con una velocidad v0 y
avanza sin rodar. El coeficiente de rozamiento estático entre la bola y la pista vale E mientras que
el cinético vale C.
a) Para el intervalo de tiempo en que la bola rueda y se desliza, realice un esquema del diagrama
del cuerpo libre, representando además las magnitudes cinemáticas (velocidades y aceleraciones
angulares y lineales del centro de masa). Escriba las ecuaciones del movimiento y determine la
aceleración angular y la aceleración del centro de masas.
b) Determine el tiempo que la bola permanece deslizando hasta que comienza a rodar sin deslizar.
c) Determine la velocidad angular y la del centro de masa cuando comienza a rodar sin deslizar.
d) Explique cómo se modifica el esquema representado en a) a partir del instante que la bola rueda
sin deslizar.
e) Calcule la energía cinética de la bola en el instante inicial y una vez que comienza a rodar sin
deslizar. Justifique la diferencia que aparece y exprese cómo podría evaluar en forma independiente
dicha diferencia de energía. Es decir calcule los términos que afectan la energía cinética de
traslación y de rotación y analice cómo afectan a la energía total de la bola.
5.- Un esfera hueca de pared delgada, con masa my
radio r, parte del reposo y rueda hacia abajo sin
deslizarse por la pista que se muestra en la figura.
Los puntos A y B están en la parte circular de la pista,
cuyo radio es R. El diámetro de la esfera es muy
pequeño comparado con h0y R, y la fricción de
rodamiento es despreciable.
a) ¿Cuál es la altura mínima h0 para la cual esta
esferadará una vuelta completa a la parte circular de
la pista?
Repartidos de ejercicios Nº9 -2016
1
Física I para Licenciaturas de Física, Matemática, Ciencias de la Atmósfera y Física Médica Facultad de Ciencias - Instituto de Física
b) ¿Qué tan fuerte empuja la pista sobre la esfera en el punto B, que está al mismo nivel que el
centro del círculo?
c) Suponga que la pista no tiene fricción y que la esfera se suelta desde la misma altura h0 que
usted obtuvo en el inciso a). ¿Daría la vuelta completa al bucle? ¿Cómo lo sabe?
d) En el inciso c), ¿qué tan fuerte empuja la pista sobre la esfera en el punto A, la cima del círculo?
¿Qué tan fuerte empujó sobre la esfera en el inciso a)?
6.- Una esfera sólida uniforme rueda sin resbalar subiendo
una colina, como se muestra en la figura. En la cima, se
está moviendo horizontalmente y después se cae por un
acantilado vertical.
a) ¿A qué distancia del pie del acantilado cae la esfera y
con qué rapidez se está moviendo justo antes de tocar el
suelo?
b) Observe que, al tocar tierra la esfera tiene mayor
rapidez traslacional que cuando estaba en la base de la colina. ¿Implica esto que la esfera obtuvo
energía de algún lado? ¡Explique su respuesta!
7. - Una escalera de masa m descansa contra una pared vertical muy lisa formando un ángulo con
ella. El extremo inferior se apoya sobre un piso de coeficiente de rozamiento estático . Un
estudiante de masa M = 2m intenta subir por la escalera.
a) ¿Hasta qué distancia podrá subir sin que la escalera comience a resbalar? Indique las hipótesis
realizadas para el cálculo.
b) ¿Para qué valor máximo de  podrá subir hasta la mitad de la escalera sin que ésta empiece a
resbalar cuando = 0,40.
8. - La figura muestra un brazode un ser humano levantando una
mancuerna. El antebrazo que está en equilibrio bajo la acción del peso
W de la mancuerna, la tensión T del tendón conectado al músculo
bíceps y la fuerza E ejercida sobre el antebrazo por el brazo en el
codo. Por claridad, el punto A de adhesión del tendón se dibujó más
lejos del codo que en la realidad.
Se dan el peso W=200 N, el ángulo =80º, la distancia entre el
punto A y el codo D= 50 mmy la distancia entre el codo y la
mancuerna L= 30 cm.
Considerando que el peso de la mancuerna es del orden de 10 veces
el peso del antebrazo, haga un modelo del problema y estime el
módulo de la fuerza E.

9.-Bubu, un osezno hambriento que pesa 700 N camina hacia afuera
de una viga en un intento de recuperar una canasta de comida que
cuelga en el extremo de una viga, como se muestra en la figura. La
viga es uniforme, pesa 200 N y mide 6,00 m de largo. La misma está
unida a la pared mediante una articulación con un perno en el
extremo izquierdo y sostenido por un alambre en el derecho que
forma un ángulo de 60,0º con la horizontal.
La canasta con los alimentos pesa 80,0 N.
a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre para la viga.
b) Cuando Bubu está en x = 1,00 m, encuentre la tensión en el
alambre y la componentes de la fuerza que se ejerce sobre el perno
en el extremo izquierdo.
c) Si el alambre puede resistir una tensión máxima de 900 N, ¿cuál es
la distancia máxima que puede caminar Bubu antes de que el alambre
se rompa?
Repartidos de ejercicios Nº9 -2016
2