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Autor. MS c. Francisco Pedroso
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Objetivos

Resolver problemas cualitativos y cuantitativos de situaciones de interés relacionados con el movimiento uniforme en una circunferencia, teniendo en cuenta: la relación entre velocidad lineal y angular, período y frecuencia de rotación, aceleración centrípeta   

T1. ¿Qué importancia tiene el estudio de los movimientos curvilíneos para la ciencia, la tecnología y la sociedad?

T2. ¿Cómo caracterizar  el movimiento de planetas, satélites artificiales y naturales, proyectiles, cohetes, partículas cargadas en campos magnéticos y otros sistemas?

¿Qué dirección y sentido tiene la velocidad en un movimiento curvilíneo?

CM: La velocidad instantánea es tangente en cada punto de la trayectoria en un movimiento curvilíneo. De debe representar el vector velocidad instantánea en diferentes movimientos rectilíneos de interés.  

T3. ¿Los movimientos curvilíneos son acelerados? Argumenta su respuesta.

CM: Son movimientos acelerados ya que el vector velocidad instantánea constantemente cambia de dirección y sentido. Para el caso de movimientos curvilíneos variados, cambia también su valor modular.  

T4. Se  lanza un cuerpo desde la superficie de la Tierra con una velocidad Vo que forma un ángulo q con la horizontal:

-Osleydis Menéndez lanza la jabalina

-Se produce un tiro libre en un juego de baloncesto.

-En una maniobra militar un cañón dispara un proyectil.

-Un batazo de “jonrón” en un juego de béisbol.

a) Represente la trayectoria del cuerpo.

b) Represente el vector velocidad en varias posiciones de su trayectoria.

c) Determina la velocidad del cuerpo en la máxima altura.

CM: Es importante contextualizar el problema a diferentes situaciones como las expuestas. Es importante el análisis de la descomposición de vectores y tratar las operaciones básicas con vectores. Recordar que en este tipo de movimiento se cumplen dos principios importantes para la física: la independencia de los movimientos y el principio de superposición. El movimiento curvilíneo es descompuesto en dos movimientos rectilíneos: MRU y MRUV.  

T5. Lanzamiento Horizontal: Un helicóptero vuela con una rapidez Vo a una altura H de la superficie, deja caer una caja en una zona de difícil acceso. a) Determina el alcance máximo de la caja en la superficie de la Tierra. b) Determina la velocidad de la caja al llegar a la Tierra.

T6. Diseña y planifica un experimento para determinar la velocidad inicial de un cuerpo lanzado horizontalmente. 

T7. ¿Cómo caracterizar la posición de un cuerpo en un movimiento curvilíneo?

CM: Se define la posición angular y se recuerda la definición de radián.  

T8. ¿Cómo caracterizar los cambios en la posición de un sistema que realiza un movimiento curvilíneo?

CM: Se define el desplazamiento angular y la velocidad angular media.

La velocidad angular caracteriza la rapidez a la que varía la posición angular el sistema.

La velocidad angular puede determinarse a través del cociente entre el desplazamiento angular t el intervalote tiempo dado.

C1

El profesor debe tener presente que la velocidad angular es una magnitud física vectorial, aunque en este nivel de enseñanza, esto no se discute con los estudiantes. Se debe definir la unidad de la velocidad angular en el SI (rad/s).

T9. ¿Qué es un movimiento de rotación? Cita ejemplos de sistemas que realizan este tipo de movimiento mecánico. 

T10. Determina la rapidez media angular de rotación de la Tierra sobre su propio eje.

C: Se definen los conceptos de período de rotación y frecuencia de rotación como parte de la discusión de la tarea.  

T11. Determina la velocidad de traslación de la Tierra alrededor del Sol.

CM: Es importante establecer la relación entre la velocidad lineal y velocidad angular.  

T12. ¿Está acelerado un sistema que realiza un movimiento circunferencial uniforme?

CM: En esta tarea y la que continua se debe definir el concepto de aceleración centrípeta, demostrando que en un MCU la aceleración resultante está dirigida radialmente y su sentido es hacia el centro de la circunferencia. Debe demostrarse que la aceleración centrípeta forma 90º con la velocidad instantánea.

C_1

Dado que los dos triángulos isósceles son iguales, obtenemos:

C_2

El módulo de la aceleración centrípeta se puede hallar con las expresiones siguientes: C_3






T13. Determina la aceleración centrípeta de la Luna alrededor de la Tierra. Compara la aceleración de la Luna con la aceleración de caída libre de un cuerpo en la superficie da la Tierra.

C_4

T14. Determina la aceleración centrípeta del primer satélite artificial de la Tierra.  
T15. Calcula la velocidad lineal y la aceleración centrípeta del electrón en el átomo de hidrógeno.  
T16. Compara las velocidades lineales y aceleraciones de los planetas interiores y los exteriores. Explica estos resultados.  
T17. En algunas pruebas en el atletismo los corredores no se sitúan  en línea recta en la arrancada. ¿Por qué sucede esto?