FICHA A2-P02

El camión en la curva

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TipoPrincipal PaperPaper 2 Dificultad Puntos5 pts Tiempo máx.14 min Media7 min Si no sabes la teoría+20 min Origen preguntaExamen oficial Verificación soluciónVerificado por razonamiento independiente Completado con IA
Material necesario — Cuadernillo de datos: no hace falta para este problema — la fórmula de fuerza centrípeta y de fricción debes manejarlas ya.
Prerrequisitos
  • En un movimiento circular, la fuerza neta apunta siempre hacia el centro (fuerza centrípeta)
  • La fricción estática máxima es Ff = μₛ·FN
  • En una superficie horizontal, la fuerza normal FN = mg
  • Aceleración centrípeta: a = v² / r

Un camión entra en una carretera horizontal semicircular cuyo radio es de 75 m. El coeficiente de rozamiento estático entre la carretera y los neumáticos es de 0,60.

a Explique qué fuerza proporciona la fuerza centrípeta necesaria para que el camión tome la curva. [1]
b Calcule la rapidez máxima a la que el camión puede tomar la curva sin derrapar. [2]
c Calcule la aceleración centrípeta del camión cuando circula a esa rapidez máxima. [2]
Pistas progresivas
Teoría básica
  • Fuerza centrípeta: Fc = m·v²/r, siempre dirigida hacia el centro de la curva. — En el Cuadernillo, p. 6 (Tema A.2), como a = v²/r.
  • Fricción estática máxima: Ff = μₛ·FN. — En el Cuadernillo, p. 6 (Tema A.2).
  • En una carretera horizontal, la fuerza normal sobre el vehículo es FN = mg (equilibrio vertical). — Consecuencia de F = ma con aceleración vertical nula, no es una fórmula aparte del cuadernillo.
  • En el límite de no derrapar, toda la fricción disponible se usa como fuerza centrípeta: μₛ·mg = m·v²/r.
Refuerzo
Libro — Oxford Physics 2023 — Topic A.2 Forces and momentum, movimiento circular y fricción.
Cuadernillo — Cuadernillo de datos de Física — Tema A.2, p. 6 (fuerza centrípeta, fricción).
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Apartado a) — La fricción estática entre los neumáticos y la carretera es la única fuerza horizontal disponible que puede apuntar hacia el centro de la curva — es ella la que proporciona la fuerza centrípeta.
Apartado b) — En el límite de no derrapar: μₛ·mg = m·v²/r → v = √(μₛ·g·r) = √(0.60 × 9.81 × 75) = √441.45 ≈ 21.0 m s⁻¹.
Apartado c) — a = v²/r = (21.0)² / 75 ≈ 441 / 75 ≈ 5.9 m s⁻² (equivale a μₛ·g, como cabía esperar en el límite del derrape).
Variantes de este problema

Problemas de prueba generados a partir de esta ficha — mismo prerrequisito y habilidad, enunciado distinto. Sirven para comprobar si lo que marcaste aquí está realmente dominado.