Ejercicios: Energía cinética rotacional y rodamiento
Un volante tiene inercia rotacional de $0.40$ kg$\cdot$m$^2$ y gira a $30$ rad/s. Calcula su energía cinética rotacional.
Un volante tiene inercia rotacional de $0.40$ kg$\cdot$m$^2$ y gira a $30$ rad/s. Calcula su energía cinética rotacional.
Una esfera sólida de masa $2.0$ kg rueda sin deslizar sobre un piso plano con una rapidez del centro de masa de $3.0$ m/s. Identifica los dos tipos de energía cinética…
Una esfera sólida de masa $2.0$ kg rueda sin deslizar sobre un piso plano con una rapidez del centro de masa de $3.0$ m/s. Identifica los dos tipos de energía cinética que tiene la esfera y calcula su energía cinética de traslación.
Una rueda de radio $0.25$ m rueda sin deslizar. Escribe la relación entre la rapidez $v$ de su centro de masa y su velocidad angular $\omega$. Luego calcula $\omega$…
Una rueda de radio $0.25$ m rueda sin deslizar. Escribe la relación entre la rapidez $v$ de su centro de masa y su velocidad angular $\omega$. Luego calcula $\omega$ cuando $v = 5.0$ m/s.
Un aro de masa $1.5$ kg y radio $0.40$ m rueda sin deslizar con rapidez del centro de masa de $4.0$ m/s. Para un aro, $I = MR^2$. Calcula (a) la energía cinética de…
Un aro de masa $1.5$ kg y radio $0.40$ m rueda sin deslizar con rapidez del centro de masa de $4.0$ m/s. Para un aro, $I = MR^2$. Calcula (a) la energía cinética de traslación, (b) la energía cinética rotacional y (c) la energía cinética total.
Un disco sólido uniforme de masa $3.0$ kg y radio $0.20$ m, con $I = \tfrac{1}{2}MR^2$, se suelta desde el reposo y rueda sin deslizar por una rampa, descendiendo una…
Un disco sólido uniforme de masa $3.0$ kg y radio $0.20$ m, con $I = \tfrac{1}{2}MR^2$, se suelta desde el reposo y rueda sin deslizar por una rampa, descendiendo una altura vertical de $0.60$ m. Usa la conservación de la energía con $g = 9.8$ m/s$^2$ para calcular la rapidez de su centro de masa al final.
Un motor hace girar un volante de inercia rotacional $0.80$ kg$\cdot$m$^2$ desde el reposo hasta $50$ rad/s. (a) Calcula el trabajo que el motor realiza sobre el…
Un motor hace girar un volante de inercia rotacional $0.80$ kg$\cdot$m$^2$ desde el reposo hasta $50$ rad/s. (a) Calcula el trabajo que el motor realiza sobre el volante, suponiendo que no hay pérdidas por fricción. (b) Si esto tomó $4.0$ s, calcula la potencia promedio entregada.
Jayden suelta desde el reposo un disco sólido ($I = \tfrac{1}{2}MR^2$) y un aro delgado ($I = MR^2$) en la parte superior de la misma rampa, a una altura vertical de…
Jayden suelta desde el reposo un disco sólido ($I = \tfrac{1}{2}MR^2$) y un aro delgado ($I = MR^2$) en la parte superior de la misma rampa, a una altura vertical de $h = 0.80$ m sobre la base. Ambos tienen la misma masa y el mismo radio y ruedan sin deslizar. (a) Deduce una expresión para la rapidez del centro de masa de cada objeto al final en términos de $g$ y $h$, y calcula ambos valores con $g = 9.8$ m/s$^2$. (b) Determina cuál objeto llega primero a la base y explica por qué, en términos de cómo se reparte la energía entre traslación y rotación. (c) Indica si el resultado depende de la masa o del radio de los objetos.
Una esfera sólida uniforme ($I = \tfrac{2}{5}MR^2$) de masa $0.50$ kg y radio $0.05$ m rueda sin deslizar por una pista horizontal a $2.0$ m/s y luego sube por una…
Una esfera sólida uniforme ($I = \tfrac{2}{5}MR^2$) de masa $0.50$ kg y radio $0.05$ m rueda sin deslizar por una pista horizontal a $2.0$ m/s y luego sube por una rampa. Supón que no se pierde energía. (a) Calcula la energía cinética total de la esfera en la pista horizontal y la fracción que es rotacional. (b) Calcula la altura vertical máxima que alcanza la esfera en la rampa, usando $g = 9.8$ m/s$^2$. (c) Compara esta altura con la que alcanzaría un bloque que se desliza sobre una rampa sin fricción con la misma rapidez inicial, y explica la diferencia.