Problemas
Un punto se mueve por una circunferencia de 12 metros de radio. Su velocidad tiene un módulo variable con el tiempo según la expresión v=5t+2 . ¿Cuánto valdrá el módulo de su aceleración para t=2s ? a) 3m//s^(2) b) 5m//s^(2) c) 10m//s^(2) d) 13m//s^(2) e) 15m//s^(2)
Roztwór
Ana
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4.3
(167 Votos)
Respuesta
d) 13 m/s^2
Explicación
Para resolver este problema, necesitamos usar conceptos de cinemática circular. La pregunta nos pide calcular el módulo de la aceleración de un punto que se mueve a lo largo de una circunferencia, con una velocidad cuyo módulo varía en función del tiempo, según la fórmula
.La aceleración en movimiento circular se puede dividir en dos componentes: la aceleración tangencial y la aceleración centrípeta. La aceleración tangencial es la derivada de la velocidad respecto al tiempo, y la aceleración centrípeta es la que mantiene al objeto en una trayectoria circular, calculada como
, donde
es la velocidad y
es el radio de la circunferencia.1. **Cálculo de la aceleración tangencial**: La aceleración tangencial (
) es la derivada de la velocidad respecto al tiempo. Dado
, la aceleración tangencial será la derivada de esta expresión respecto a
, que es
m/s^2.2. **Cálculo de la aceleración centrípeta**: Para
segundos, primero encontramos la velocidad: \(v = 5(2) + 2 = 12\) m/s. El radio de la circunferencia es
metros. La aceleración centrípeta (
) se calcula como
, lo que resulta en
m/s^2.3. **Cálculo de la aceleración total**: La aceleración total es la suma vectorial de la aceleración tangencial y la aceleración centrípeta. Sin embargo, como estas aceleraciones son perpendiculares entre sí en el movimiento circular, podemos encontrar la magnitud de la aceleración total usando el teorema de Pitágoras:
. Sustituyendo los valores obtenidos, tenemos
m/s^2.Por lo tanto, la respuesta correcta es d) 13 m/s^2.