Question

un piedra de 3 kg atada a una cuerda de 2 m, oscila describiendo un circulo horizontal, de manera que completa una una revolucion en 0.3 s ¿cual es la fuerza centripeta sobre la piedra ? ¿se ejerce sobre la piedra alguna fuerza que impulse hacia fuera ? agradezco a quien me ayude.

Answer 1

         Los datos del problema son:
  m = 3 Kg  Masa de la piedra
  R = 2m     Radio del círculo
  T = 0,3 s   Período
   Fc = ?
           La piedra gira con velocidad angular constante, pues da una vuelta cada 0,3s . En su movimiento circular hay una fuerza centrípeta dirigida hacia el centro de la trayectoria. La piedra contrarresta esta fuerza con su movimiento circular. No existe otra fuerza. Es análogo a la Tierra en su movimiento alrededor del Sol, el Sol atrae a la Tierra y esta conserva su distancia gracias a su traslación que contrarresta dicha fuerza girando alrededor del Sol y mantiene el equilibrio.
             La Segunda Ley de Newton establece:
                                       F = ma                  (1)
           Para nuestro caso
                                       Fc = m.ac
            Sabemos que     ac = v²/R                    (2)
            Además                v = ωR                     (3)
             y también             ω  = 2π/T                 (4)
         Reemplazando datos:
               en (4)                  ω = 2π/0,3s = 20,94 rad/s
               en (3)                   v = 20,94 rad/s * 2m = 41,88 m/s
               en (2)                  ac = (41,88m/s)²/ 2m = 877,30 m/s²
               en (1)                  Fc = 3Kg*877,30m/s²
                                           Fc = 2631,9 N
   Nota.- Hemos despreciado el efecto debido al peso de la piedra
                              P = mg
                              P = 3Kg * 9,8 m/s²
                              P = 29,4 N
     puesto que es muy pequeño comparado con Fc = 2631,9N