Preguntas Conceptuales
11.1 Movimiento rodadura
¿Puede un objeto redondo liberado del reposo en la cima de una pendiente sin fricción sufrir un movimiento rodadura?
Una lata cilíndrica de radio R rueda por una superficie horizontal sin deslizarse. (a) Después de una revolución completa de la lata, ¿cuál es la distancia que ha recorrido su centro de masa? (b) ¿Sería esta distancia mayor o menor si se produjera un deslizamiento?
Una rueda se suelta desde arriba por una pendiente. ¿Es más probable que la rueda deslice si la pendiente es pronunciada o si tiene una inclinación suave?
¿Qué rueda más rápido por un plano inclinado, un cilindro hueco o una esfera sólida? Ambos tienen la misma masa y radio.
Una esfera hueca y un cilindro hueco del mismo radio y masa ruedan hacia arriba por una pendiente sin deslizarse y tienen la misma velocidad inicial del centro de masa. ¿Qué objeto alcanza una mayor altura antes de detenerse?
11.2 Momento angular
¿Se puede asignar un momento angular a una partícula sin definir primero un punto de referencia?
En una partícula que se desplaza en línea recta, ¿hay algún punto en torno al cual el momento angular sea cero? Supongamos que la línea interseca el origen.
¿En qué condiciones un cuerpo rígido tiene momento angular, pero no momento lineal?
Si una partícula se mueve con respecto a un determinado origen, tiene un momento lineal. ¿Qué condiciones deben darse para que el momento angular de esta partícula sea cero respecto al origen seleccionado?
Si se conoce la velocidad de una partícula, ¿puede decirse algo sobre su momento angular?
11.3 Conservación del momento angular
¿Para qué sirve la hélice pequeña de la parte trasera de un helicóptero que gira en el plano perpendicular a la hélice grande?
Supongamos que un niño camina desde el borde exterior de un tiovivo giratorio hacia el interior. ¿La velocidad angular del tiovivo aumenta, disminuye o permanece igual? Razone su respuesta. Supongamos que el tiovivo gira sin fricción.
Cuando la cuerda de una pelota atada se enrolla alrededor de un poste, ¿qué ocurre con la velocidad angular de la pelota?
Supongamos que las capas de hielo polar se liberan y flotan hacia el ecuador de la Tierra sin fundirse. ¿Qué pasaría con la velocidad angular de la Tierra?
Los clavadistas de competición recogen las extremidades y se acurrucan cuando hacen volteretas. Justo antes de entrar al agua, extienden completamente sus extremidades para entrar directamente hacia abajo (ver abajo). Explique el efecto de ambas acciones sobre sus velocidades angulares. Explique también el efecto sobre su momento angular
11.4 Precesión de un giroscopio
Los giroscopios utilizados en los sistemas de orientación para indicar direcciones en el espacio deben tener un momento angular que no cambie de dirección. Cuando se colocan en el vehículo, se ponen en un compartimento separado del fuselaje principal, de manera que los cambios en la orientación del fuselaje no afecten la orientación del giroscopio. Si el vehículo espacial está sometido a grandes fuerzas y aceleraciones, ¿cómo es posible que la dirección del momento angular de los giroscopios sea constante en todo momento?
La Tierra precesa en torno a su eje vertical en un periodo de 26.000 años. Analice si la Ecuación 11.12 puede utilizarse para calcular la velocidad angular precesional de la Tierra.