• Asignatura: Física
  • Autor: alejandrobrianly
  • hace 8 años

Una esfera hueca, uniforme, gira en torno a un eje vertical en chumacera sin fricción. Un cordón delgado pasa alrededor del ecuador de la esfera, sobre la polea, y está unido a un objeto pequeño que, por otra parte, está libre de caer bajo la influencia de la gravedad. ¿Cuál es la velocidad del objeto después de que ha caído una distancia h desde el reposo?

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Respuestas

Respuesta dada por: Herminio
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Debemos hallar la aceleración del objeto suspendido y luego la velocidad:

V = √(2 a h)

Fuerzas sobre la masa suspendida:

m g - T1 = m a (T1 = tensión en la cuerda horizontal)

El momento de la fuerza T2 produce una aceleración angular sobre la esfera:

T2 R = I α = I . a/R

Siendo una esfera hueca: I = 2/3 M R²

T2 . R = 2/3 M R² . a/R; luego: T2 = 2/3 M a

El momento de las fuerzas sobre la polea producen una aceleración angular:

(T1 - T2) r = I α' = I a/r

Luego T1 - T2 = I a/r²

Reunimos las ecuaciones obtenidas

m g - T1 = m a (1)

T2 = 2/3 M a (2)

T1 - T2 = I a/r² (3)

Sumamos (1) y (2)

m g - T1 + T2 = m a + 2/3 M a; reemplazamos T2 - T1 = - I a/r²

m g - I a/r² = m a + 2/3 M a

m g = a (m + 2/3 M + I / r²)

Finamente a = m g / (m + 2/3 M + I / r²)

Como se aprecia a es función de los datos del problema.

Se reemplaza en V  tenemos la respuesta pedida.

Saludos Herminio

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