1.2 Movimiento Curvilineo

March 28, 2018 | Author: wilhhelm487 | Category: Acceleration, Euclidean Vector, Motion (Physics), Velocity, Geometric Measurement


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Cinemá)ca  de  la  Par0cula   Movimiento  Curvilíneo   1.  Posición,  velocidad  y  aceleración   2.    Derivada  de  funciones  vectoriales   3.    Componentes  rectangulares  de  la  velocidad  y  la  aceleración   4.     Movimiento   rela)vo   a   un   sistema   de   referencia   en   translación       •  Considere  una  par0cula  que  ocupa  una  posición  P  definida   ! ! por  el  vector    r      en  un  )empo  t    y    P’  definida  por    r      ʹ′en  un   )empo    t  +  Δt.     .Cinemá)ca  de  la  Par0cula   •  Cuando  una  par0cula  se  mueve  en  una  curva  diferente  a  una   línea  recta  describe  un  movimiento  curvilíneo.   •  El  vector  de  posición  de  una  par0cula  en  un  )empo  t.     ! ! Δr dr ! v = lim = dt Δ t → 0 Δt = Velocidad  instantánea  (vector)   Δs ds = dt Δ t → 0 Δt v = lim = Rapidez  instantánea  (escalar)   Cinemá)ca  de  la  Par0cula   ! •  Considere  v        la  velocidad    de  la  par0cula  para  un  )empo     ! t  y    v    ʹ′    la  velocidad  para  un  )empo    t  +  Δt.  mientras  que  el  vector   aceleración  no  lo  es.   ! ! Δv dv ! a = lim = dt Δt →0 Δt = Aceleración  instantánea  (vector)   •  En  general.  el  vector  velocidad    es  tangente  a  la   trayectoria  de  la  par0cula.  está   definido  por  un  vector  entre  el  origen  de  un  sistema  de   referencia  fijo  y  la  posición  ocupada  por  la  par0cula.   ! ! ! ! dx ! dy ! dz ! v = i + j + k = x"i + y" j + z"k dt dt dt ! ! ! = vx i + v y j + vz k •  Vector  aceleración.Cinemá)ca  de  la  Par0cula   ! ! ! ! ! dP ΔP P(u + Δu ) − P(u ) = lim = lim du Δu →0 Δu Δu →0 Δu •  Sea    P   (u )      una  función  vectorial  de  una  variable  escalar  u.   ! ! ! ! d 2 x! d 2 y ! d 2 z ! a = 2 i + 2 j + 2 k = "x"i + "y" j + "z"k dt dt dt ! ! ! = ax i + a y j + az k .   r r r r d P ⋅Q dP r r dQ = ⋅Q + P ⋅ du du du r r r r d P×Q dP r r dQ = ×Q + P× du du du ( ) ( ) Cinemá)ca  de  la  Par0cula   •  Cuando  el  vector  de  posición  de  una  par)cula  P  está   definido  por  sus  componentes  rectangulares   ! ! ! ! r = xi + y j + zk •  Vector  velocidad.   •  Derivada  de  una  suma.   ! ! ! ! d (P + Q ) dP dQ = + du du du •  Derivada  de  un  producto  de  una  función  escalar  f  y  vectorial  P   ! ! d ( f P ) df ! dP = P+ f du du du •  Derivada  de  un  producto  escalar  y  producto  vectorial. e.   vx = ( vx )0 .  observada  por  una   persona  en  la  )erra. a y = & y&= − g .   Cinemá)ca  de  la  Par0cula   Considere:      Oxyz:      Tierra    Ax’y’z’:    Vehículo  espacial    B:    una  mosca      Es  la  velocidad  de  la  mosca  rela)va  al  punto  A. v y = ( v y ) − gt .     ax = & x&= 0. y = y0 + ( vt )0 t − gt 2 . z = 0 2 •  El  movimiento  en  la  dirección  horizontal  es  uniforme   •  El   movimiento   en   la   dirección   ver)cal   es   uniformemente  acelerado. vz = 0 0 1 x = x0 + ( vx )0 t .  movimiento  de  proyec)les.   •  El   movimiento   de   un   proyec)l   puede   remplazarse   por  dos  movimientos  rec)líneos  independientes.Cinemá)ca  de  la  Par0cula   •  Las  componentes  rectangulares  son  par)cularmente   efec)vas  cuando  las  componentes  de  la  aceleración   pueden  integrarse  de  manera  independiente.                         p.    La  misma  velocidad  de  la  mosca  observada   por  una  persona  en  el  vehículo  ?    Importa  la  velocidad  rotacional  del  vehículo?   Oxy r d rB/ A = dt Ax ' y ' r d r B / A ur r + ω × rB/ A dt Qué  sucede  si  el  vehículo  no  rota?   . az = & z&= 0 •  Integrando  dos  veces.  determine:    a)  El  rango  de  valores  de  v0    b)  Los  valores  de  α  correspondientes  a  h  =  788  mm    y  h  =  1068  mm.   Cinemá)ca  de  la  Par0cula    Una  maquina  lanzadora  dispara  pelotas  de  beisbol    a  una  velocidad   horizontal  v0.  observado  en  el  sistema  de  referencia  fijo  Oxyz  o   el  sistema    Ax’y’z’  el  cual  está  vinculado  a  A  y  en  movimiento  translacional  rela)vo   al  marco  de  referencia  fijo.Cinemá)ca  de  la  Par0cula   •  Sean  los  vectores  de  posición  de  las  par)culas  A  y  B.     r r r          r    A    .  la   posición  de  B  rela)va  a  0  viene  dada  por:     ! ! ! rB = rA + rB A •  Derivando.   ! ! ! vB = v A + vB A ! ! ! a B = a A + aB A  El  movimiento  absoluto  de  B  se  puede  obtener  combinando  el  movimiento  de  A  y   el  movimiento  de  B  rela)vo  a  A.      r    B      .  y      r    B      A        el  vector  posición  de  B  rela)va  a  A.   .  Si  la  altura  h  varía  entre    788  y  1068    mm. 788  m)        Para  h  =  1068  mm  (1.068  m)     Cinemá)ca  de  la  Par0cula   a)  Del  movimiento  horizontal      De  la  figura  tenemos  que  xB  =  12  m.  por  lo  tanto:       b)           .Cinemá)ca  de  la  Par0cula   a)  Del  movimiento  ver)cal      Para  h  =  788  mm  (0.  Determine:    a)  la  velocidad  rela)va  de  B  respecto  a  A.   La   velocidad   rela)va   de   C   con   respecto   a   A   es   VC/A   =   470   km/h  a  255º  y  la  velocidad  rela)va  de  C  con  respecto  a  B  es  VC/B  =  520   km/h    a  320  º.           .     b)   la   velocidad   de   A   si   el   radar   ubicado   en   la   )erra   indica   que   el   huracán  se  mueve  con  una  rapidez  de  48  km/h  rumbo  al  norte.    c)  el  cambio  de  la  posición  de  C  respecto  a  B  durante  un  intervalo  de   15  min.Cinemá)ca  de  la  Par0cula   a)  Para  h  =  788  mm  (0.788  m)      Para  h  =  1068  mm  (1.068  m)         Cinemá)ca  de  la  Par0cula     Los   aviones   A   y   B   vuelan   a   la   misma   altura   y   rastrean   el   ojo   del   huracán   C. Cinemá)ca  de  la  Par0cula            Igualando  Vc.                    A  par)r  de  la  ley  de  los  cosenos             Cinemá)ca  de  la  Par0cula    a)    A  par)r  de  la  ley  de  los  senos                b)                               . Cinemá)ca  de  la  Par0cula    a)    A  par)r  de  la  ley  de  los  cosenos.                A  par)r  de  la  ley  de  lo  senos.                                       Cinemá)ca  de  la  Par0cula          b)          c)                                             . Cinemá)ca  de  la  Par0cula     Unas   ruedas   pequeñas   están   unidas   a   los   extremos   de   la   barra   AB   y   giran   a   lo   largo   de   dos   superficies.    b)  0.  determine.    a)  la  velocidad  rela)va  de  vB/A    b)  la  velocidad  vB  de  la  rueda  B.   Si   en   el   instante   mostrado   la   velocidad   vA   de   la   rueda   A   es   de   4.                                   Cinemá)ca  de  la  Par0cula      La    velocidad     inicia    v  de  un     disco  de       hockey  sobre  hielo  es  de  170  km/h.      R./  a)  14.5   h/s   a   la   derecha.     0 Determine:        a)  el  valor  más  alto  (menor  a  45º)  del  ángulo  α  para  el  cual  el  disco   entra  en  la  portería          b)  el  )empo  correspondiente  requerido  para  que  el  disco  llegue  a  la   portería.   y   la   velocidad   rela)va  vB/A  de  la  rueda  B  respecto  a  la  rueda  A  es  perpendicular  a  la   barra  AB.1052  s   .9º. 6º               .   respecto   al   aire.   la   dirección  del  vuelo  es  de  30º  al  noreste  con  una  velocidad  del  aire  de   480   km/h.   el   radar   del   barco   B   señala   que   la   velocidad   rela)va   del   avión   respecto   a   la   embarcación   es   416   km/h   hacia   el   noreste   a   33º.     Si   el   barco   se   dirige   hacia   el   sur   a   20   km/h.6º                b)  74.Cinemá)ca  de  la  Par0cula     En   el   avión   A   los   instrumentos   indican   que.7  km/h  a  206.   determine:    a)  la  velocidad  del  avión.    b)  la  velocidad  y  la  dirección  del  viento.    R./  a)  405  km/h    a  30.   Al   mismo   )empo.
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