viernes, 10 de julio de 2026

Física 1 (Exactas) Práctica 11.3 - Cinemática del cuerpo rígido

Indique la velocidad de rotación del triángulo en los tres siguientes casos:



Caso A

i.                 Indique la velocidad de rotación del triángulo

 


El triángulo se traslada en forma circular pero NO rota

 

La velocidad de rotación del triángulo es cero à ω = 0

 

ii.               Compare con dθ/dt.

 dθ/dt = velocidad angular que el triángulo se desplaza alrededor del circulo

 dθ/dtω

 

 

Caso B

i.                 Indique la velocidad de rotación del triángulo

 

 

El triangulo se traslada en forma circular y el triangulo rota sobre si mismo

 

Cuando el triángulo llega a la parte más baja de la trayectoria (t = t4), recorrió π y el triángulo giro π

ω = ωc


donde

ω = velocidad angular de rotación del triangulo

ωc = velocidad angular de traslación del triangulo sobre el circulo


La velocidad de rotacion del triangulo à ω = dθ/dt

  

ii.               Compare con dθ/dt.

dθ/dt = velocidad angular del triángulo sobre el circulo

El triángulo completa una vuelta al círculo en T (dθ/dt).

El triángulo da una vuelta completa sobre sí mismo en T (ω)

 à dθ/dt = ω

 

 

Caso C

i.                 Indique la velocidad de rotación del triángulo

 

 

El triángulo se traslada en forma circular y el triangulo rota sobre si mismo

 

Cuando el triángulo llega a la parte más baja de la trayectoria (t = t4), recorrió π y el triángulo giro π/2

ω = 1 /2 ωc

La velocidad de rotacion del triángulo  à ω = - 1 /2 dθ/dt (gira en sentido opuesto)

 

ii.               Compare con dθ/dt.

dθ/dt = velocidad angular que el triángulo se desplaza alrededor del circulo

El triángulo completa una vuelta al círculo en T (dθ/dt).

El triángulo da media vuelta sobre sí mismo en T en sentido antihorario (ω)

 à dθ/dt = - 2 ω

 

jueves, 9 de julio de 2026

Física 1 (Exactas) Práctica 11.2 - Cinemática del cuerpo rígido

 Preguntas:

 

a)      ¿Qué dirección debe tener el vector vP − vQ (velocidad relativa de P respecto de Q) para que no cambie la distancia entre los puntos P y Q?

  

Para que la distancia no cambie, la velocidad relativa (VP – VQ) debe ser perpendicular al vector de posición (P – Q)

 

(VP – VQ) . (rP – rQ) = 0

 


 

b)     ¿La expresión vP − vQ = Ω x (rP − rQ) satisface esa condición?

 

Sí. Cumple la condición

 

vP − vQ = Ω x (rP − rQ) 

x = producto vectorial


El resultado de un producto vectorial es siempre perpendicular a los dos vectores que se multiplican

è (vP − vQ) perpendicular a (rP − rQ)

 

miércoles, 8 de julio de 2026

Física 1 Practica 11 Indice

  Física 1 - Exactas


Práctica 11 -  Cinemática del cuerpo rígido


4. 
5. 




Física 1 (Exactas) Práctica 11.1 - Cinemática del cuerpo rígido

Algunos de los cuerpos de la Figura no son rígidos. Encuéntrelos. No debe hacer cálculos, sólo observar.


 

 

 

Caso A

 

Los vectores VQ y VP igual dirección y sentido opuesto

P se mueve a la izquierda y Q a la derecha à la distancia entre ellos aumenta à el cuerpo se estira

 

NO ES RÍGIDO

 

Caso B

 

VP = 0 à P está quieto

VQ ≠ 0 à Q se aleja se aleja de P à la distancia  entre ellos aumenta à el cuerpos se estira

 

NO ES RÍGIDO.

 

 

Caso C





 Las componentes según la dirección PQ de las velocidades VP y VQ

 

 

Las componentes según la dirección PQ tienen sentidos opuestos à los puntos P y Q se aproximan

 

NO ES RÍGIDO

 

 

Caso D

 

Los vectores VO y VP tienen igual modulo, dirección y sentido à el cuerpo se desplaza

 

ES RÍGIDO

 

 

Caso E




 

Las componentes según la dirección PQ de las velocidades VP y VQ

 

 

Las componentes según la dirección PQ tienen igual sentidos pero son de distinta longitud à los puntos P y Q se acercan à el cuerpo se contrae

 

NO ES RÍGIDO.

 

 

Caso F

 


 

Las componentes según la dirección PQ de las velocidades VP y VQ

 

 


Las componentes según la dirección PQ tienen distintos sentidos à los puntos P y Q se acercan à el cuerpo se contrae

 

NO ES RÍGIDO

 

 

 

martes, 7 de julio de 2026

Física 1 (Exactas) Práctica 10.8 - Gravitación

Una partícula de masa m se acerca desde el infinito con velocidad y parámetro de impacto b a un cuerpo de masa M, que se halla fijo en el punto O. Debido a la atracción gravitatoria ejercida por M, la partícula describe una trayectoria hiperbólica, y al pasar por el punto de máximo acercamiento (punto A) se engancha con un resorte de masa despreciable, constante elástica k y longitud natural l0 = r0. El otro extremo del resorte está sujeto a un eje que pasa por O. Considere que la energía potencial gravitatoria en el infinito es nula (es decir, VG = 0 cuando la partícula se halla suficientemente alejada del cuerpo). 

 


a.1. Diga qué magnitudes se conservan para la partícula de masa m antes y después de alcanzar el punto A.

 

Energía mecánica (Em)

Las fuerzas actuantes (gravedad y elástica) son conservativas

La masa se “engancha” (no choca) no hay perdida de energía

La energía mecánica SE conserva

 

Momento angular (L)

La fuerza de gravedad y la elástica son fuerzas centrales (apuntan al centro O).

Torque = 0 à momento angular SE conserva.

 

 

a.2. Calcule la velocidad de la partícula en el punto A y la distancia r0 de máximo acercamiento.

 

Momento angular

 L = m r v

 

Donde

L = momento angular

m = masa m

r = distancia al punto O

v = velocidad

 

Momento angular inicial (Lo)

r = b

v = vo

 

Reemplazando

Lo = m d vo

 

Momento angular en A (LA)

r = ro

v = vA

 

Reemplazando

LA = m ro vA

 

Igualando ambas ecuaciones

m b vo = m ro vA à b vo = ro vA

 

 

Energía mecánica

Em = Ec + Vg

 

Donde

Em = energía mecánica

Ec = energía cinemática = 1 /2 m v^2

Vg = energía potencial = - G M m / r

 

Donde

G = constante gravitación Universal

M = masa central

 

Energía mecánica inicial (Emo)

v = vo

Vgo = energía potencial en el infinito = 0

 

Reemplazando

Emo = 1 /2 m vo^2

 

Energía mecánica en A (EmA)

v = vA

r = ro

 

Reemplazando

EmA = 1 /2 m vA^2 – G M m / ro

 

Igualando

1 /2 m vo^2 = 1 /2 m vA^2 – G M m / ro à 1 /2 vo^2 = 1 /2 vA^2 – G M / ro

 

Despejando vo de la ecuación del momento angular

vA = vo b / ro

 

Reemplazando en la ecuación de la energía mecánica

1 /2 vo^2 = 1 /2 (vo b / ro)^2 – G M / ro

 

Reordenando

vo^2 ro^2 + 2 G M ro –  vo^2 b^2 = 0

 

Esta ecuación cuadrática en ro tiene dos soluciones

ro = (- 2 G M +- [4 G^2 M^2 + 4 vo^4 b^2]^(1/2)) / ( 2 vo^2)

ro = - G M / vo^2 +- [(G M / vo^2)^2 + b^2]^(1/2)

 

ro- = - G M / vo^2 – [(G M / vo^2)^2 + b^2]^(1/2) < 0 (descartada)

ro+ = - G M / vo^2 + [(G M / vo^2)^2 + b^2]^(1/2))

 

Reemplazando en vA

vA  = vo b / (- G M / vo^2 + [(G M / vo^2)^2 + b^2]^(1/2))

 

 

 

b-    Después de engancharse con el resorte, encuentre la velocidad de la partícula (componentes radial y tangencial) cuando ésta se halla a una distancia d = 2r0 del punto O. Exprese el resultado en términos de r0 y de los datos del problema.

 

Punto B

d = distancia del punto O = 2 ro

 

 

Momento angular (L)

 

Momento angular (Lo)

Lo = m b vo

 

Momento angular en B (LB)

LB = m rB x vB

 

Donde

LB = momento angular B

rB = distancia a O = 2 ro ǔr

vB = velocidad en el punto B = vBr ǔr + vBp ǔp

vBr = velocidad radial

ǔr = versor radial

vBp = velocidad tangencial

ǔp = versor tangencial

x = producto vectorial

 

Reemplazando

LB = m 2 ro vBp

 

Igualando

m b vo = m 2 ro vBp à vBp = b vo / (2 ro)

 

 

Energía mecánica (Em)

 

Energía mecánica en A (Emo)

Emo = 1 /2 m vo^2

 

 

Energía mecánica en B (EmB)

 

EmB = EcB + VB + EpeB

 

Donde

EmB = energía mecánica en B

EcB = energía cinética en B = 1 /2 m vB^2

vB = velocidad en el punto B = vBr ǔr + vBp ǔp

vBr = velocidad radial

vBp = velocidad tangencial = b vo / (2 ro)

 

VB = energía potencial = - G M m / rB

rB = posición B = 2 ro

 

EpeB = energía potencial elástica = 1 /2 k ∆x^2

k = constante elástica

∆x = variación de la longitud del elástico = 2 ro – ro = ro

 

reemplazando

EmB = 1 /2 m (vBr^2 + (b vo / (2 ro))^2) – G M m / (2 ro) + 1 /2 k ro^2 

 

Igualando

1 /2 m vo^2 = 1 /2 m vBr^2 + 1 / 2 m b^2 vo^2 / (2 ro)^2 –   G M m / (2 ro) + 1 /2 k ro^2


Despejando vBr

vBr = [ vo^2 -  1/ 4 (b vo / ro)^2 +   G M / ro -   k/ m ro^2]^(1/2)