martes, 21 de mayo de 2013

FORCES EN MOVIMENTS CURVILINIS

ACTIVITATS PER AL DILLUNS 27:

ACTIVITATS MOVIMENT CIRCULAR: FER LA 29,30,31 I 33.
ACTIVITATS


 ACTIVITATS PER AL DIVENDRES (PER ALS ALUMNES QUE NO FAN LA RECUPERACIÓ)

1) LLEGIR LOS APARTATS DE TEORIA SEGÜENTS (FORÇA CENTRÍPETA, FORCES EN EL GIR D'UN COTXE

ACTIVITATS:
1)  Explica utilitzant el concepte de força centrípeta el funcionament d'una llavadora quan connectem el centrifugat (Quin tipus de moviment té la roba, per què es mou així (quin tipus de força actua sobre ella), què li ocorre a l'aigua, en quina adreça ix l'aigua del tambor).


2) Dibuixa el parell acció-reacció i identifica les forces centrípeta i centrífuga en les situacions següents:
- El sistema Sol-Terra.
- Una mà fa girar amb un MCU una pedra utilitzant una corda.
- Un cotxe pren una corba.



3) QUINA DIRECCIÓ PORTARÁ UN MÒBIL NUGAT AMB UNA CORDA QUE DESCRIU UN MOVIMENT CIRCULAR  SI LA CORDA ES TRENCA?

Podeu comprovar-lo amb aquesta animació.
SIMULACIÓ
Explica per què és així.


4) Un gronxador (columpio) de massa 50 kg oscil·la de forma que l'angle inicial és de 20º. Si la longitud de la corda és de 2 m, calcula:
a) Tensió en el punt més alt. Valor de Ft i Fc.
b) Si la tensió en el punt més baix és de 549 N, calcula Fc, Ft i la velocitat que porta el gronxador.




1) FORÇA CENTRÍPETA

La direcció de la força centrípeta en un moviment curvilini és el radi de curvatura del moviment (al igual que l'acceleració normal o centrípeta), i el seu sentit és cap al centre. El valor del mòdul de la força centrípeta depèn del valor de la velocitat del mòbil, del radi de la circumferència sobre la qual es descriu la trajectòria, i de la massa de l'objecte. Matemàticament:
Fc= m·ac = m · v2/R

La força centrípeta està present en moltes situacions de la nostra vida diària. Per exemple, quan anem asseguts en un vehicle que pren una corba el lateral del vehicle ens aplica una força centrípeta que fa que la nostra trajectòria siga circular. Nosaltres exercim una altra força (centrífuga) sobre el lateral del cotxe.

Així mateix aquesta força centrípeta impedeix que el cotxe seguisca en línia recta, ja que la força de fregament de les rodes amb el sòl origina un parell de forces, una de les quals és la força centrípeta, que provoca un canvi en l'adreça del vehicle. L'altra força, la centrífuga, és la que exerceixen les rodes sobre la carretera.

La força centrípeta en el cas del cotxe depèn entre altres coses del fregament, per açò en una carretera gelada l'efecte de la força centrípeta és menor.

Una de les possibles aplicacions futures de la força centrípeta seria la creació de gravetat artificial en les naus espacials.

2) FORCES EN EL GIR D'UN COTXE

Quina força és la que permet que un cotxe prenga una corba plana?
Quina és la força centrípeta que evita que el cotxe s'isca de la corba?
La responsable és la força de fregament entre les rodes i la carretera.
En el simulador pots veure que sobre el cotxe actuen tres forces:
 SIMULACIÓ
El seu pes, realitzada per la Terra, vertical cap avall (mg, taronja).
la reacció del sòl en el qual es recolza, vertical cap amunt (N, blava) i igual en mòdul al pes, amb el que en l'adreça vertical la força resultant és nul·la
La força de fregament entre el cotxe i la superfície de suport, dirigida cap al centre de curvatura i responsable que el cotxe prenga la corba sense perill (Fr, verd).
En realitat, el cotxe espenta a la carretera cap a l'exterior de la corba (eixa força seria el parell acció-reacció de la força centrípeta, i rep el nom de força centrífuga), i per reacció la carretera realitza sobre el cotxe una força cap a l'interior de la corba: aquest és l'origen de la força centrípeta.
Utilitzant l'expressió de la força de fregament:
Segona llei direcció radial:
 FRES= m·ac, sent ac l'acceleració normal o centrípeta. Per tant:
Ff =m·v2/R
μN=m·v2/R
μmg= m·v2/R

amb el que l'expressió de la velocitat es redueix a
v =√μ·g·R
És  a dir, com més gran siga el radi de curvatura i el coeficient de fregament, major serà la velocitat màxima a la qual es pot prendre una corba sense derrapar.Com podeu comprovar NO DEPÉN DE LA MASSA DEL COTXE.

Activitat: dedueix la velocitat màxima a la qual un cotxe pot tomar una corba si el coeficient de fregament és de 0,2 i el radi de curvatura és de 30 m.