Preguntas Conceptuales
10.1 Variables rotacionales
Hay un reloj montado en la pared. Al mirarlo, ¿cuál es la dirección del vector de velocidad angular del segundero?
¿Cuál es el valor de la aceleración angular del segundero del reloj de pared?
Un bate de béisbol se balancea. ¿Tienen todos los puntos del bate la misma velocidad angular? ¿La misma rapidez tangencial?
Las aspas de una batidora en una encimera rotan en el sentido de las agujas del reloj, vistas desde arriba. Si la batidora se pone a una velocidad mayor, ¿en qué sentido se produce la aceleración angular de las aspas?
10.2 Rotación con aceleración angular constante
Si un cuerpo rígido tiene una aceleración angular constante, ¿cuál es la forma funcional de la velocidad angular en términos de la variable tiempo?
Si un cuerpo rígido tiene una aceleración angular constante, ¿cuál es la forma funcional de la posición angular?
Si la aceleración angular de un cuerpo rígido es cero, ¿cuál es la forma funcional de la velocidad angular?
Una cuerda de sujeción sin masa con una masa atada a ambos extremos rota en torno a un eje fijo por el centro. ¿Puede la aceleración total de la combinación cuerda de sujeción/masa ser cero si la velocidad angular es constante?
10.3 Relacionar cantidades angulares y traslacionales
Explique por qué la aceleración centrípeta cambia la dirección de la velocidad en el movimiento circular, pero no su magnitud.
En el movimiento circular, la aceleración tangencial puede cambiar la magnitud de la velocidad, pero no su dirección. Razone su respuesta.
Supongamos que un trozo de comida está en el borde de un plato en rotación de un horno microondas. ¿Experimenta una aceleración tangencial distinta de cero, una aceleración centrípeta o ambas cuando: (a) el plato empieza a girar más rápido? (b) ¿el plato gira a velocidad angular constante? (c) ¿el plato se detiene?
10.4 Momento de inercia y energía cinética rotacional
¿Qué pasaría si otro planeta del mismo tamaño que la Tierra se pusiera en órbita alrededor del Sol junto con la Tierra? ¿El momento de inercia del sistema aumentaría, disminuiría o se mantendría igual?
Una esfera sólida rota en torno a un eje que pasa por su centro a una tasa de rotación constante. Otra esfera hueca de la misma masa y radio rota en torno a su eje por el centro, a la misma tasa de rotación. ¿Qué esfera tiene mayor energía cinética rotacional?
10.5 Calcular momentos de inercia
Si un niño camina hacia el centro de un carrusel, ¿aumenta o disminuye el momento de inercia?
Un lanzador de disco rota con un disco en la mano antes de soltarlo. (a) ¿Cómo cambia su momento de inercia después de soltar el disco? (b) ¿Cuál sería la aproximación adecuada para calcular el momento de inercia del lanzador de disco y del disco?
¿El aumento del número de aspas de una hélice aumenta o disminuye su momento de inercia, y por qué?
El momento de inercia de una varilla larga que gira alrededor de un eje por un extremo perpendicular a su longitud es . ¿Por qué este momento de inercia es mayor que si se hace girar una masa puntual m en el lugar del centro de masa de la varilla (en L/2) (que sería )?
¿Por qué el momento de inercia de un aro que tiene una masa M y un radio R es mayor que el momento de inercia de un disco que tiene la misma masa y radio?
10.6 Torque
¿Cuáles son los tres factores que inciden en el torque creado por una fuerza en relación con un punto de apoyo específico?
Dé un ejemplo en el que una pequeña fuerza ejerza un gran torque. Dé otro ejemplo en el que una fuerza grande ejerza un torque pequeño.
Al reducir la masa de una bicicleta de carreras, el mayor beneficio se obtiene al reducir la masa de los neumáticos y las llantas. ¿Por qué esto permite a un corredor alcanzar mayor aceleración que la que conseguiría una reducción idéntica de la masa del cuadro de la bicicleta?
¿Puede una sola fuerza producir un torque cero?
¿Puede un conjunto de fuerzas tener un torque neto que sea cero y una fuerza neta que no sea cero?
¿Puede un conjunto de fuerzas tener una fuerza neta que sea cero y un torque neto que no sea cero?
En la expresión ¿puede ser alguna vez menor que el brazo de palanca? ¿Puede ser igual al brazo de palanca?
10.7 Segunda ley de Newton para la rotación
Si quisiera detener una rueca con una fuerza constante, ¿en qué parte de la rueca aplicaría la fuerza para producir la máxima aceleración negativa?
Una varilla gira en torno a un extremo. Dos fuerzas se aplican a ella. ¿En qué circunstancias no rotará la varilla?