Movimiento circular uniforme PDF

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en este tema observaremos el movimiento circular uniforme, podremos encontrar formulas y formulas despejadas así como imágenes a detalle para poder entender mejor el tema...

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Movimiento circular uniforme Introducción a la dinámica del movimiento circular uniforme Introducción resumida a

la

dinámica

del

movimiento circular uniforme Hasta este punto, hemos examinado las leyes de Newton según se aplican al movimiento lineal. En otras palabras, hemos examinado cómo las fuerzas cambian la magnitud de la velocidad de un objeto, pero no cómo las fuerzas

afectan

objeto. Debido a

la que

dirección la

de

un

velocidad es

una

cantidad vectorial, con velocidad y dirección, cuando uniforme

un

objeto

en

una

se

mueve

trayectoria

con

rapidez

circular,

su

velocidad sufre un cambio constante, lo que significa

que

experimenta

aceleración. En

consecuencia, podemos analizar el movimiento circular uniforme utilizando las leyes de Newton. Movimiento circular uniforme Resumen de movimiento circular uniforme Aceleración centrípeta Antes de discutir la dinámica del movimiento circular

uniforme,

debemos

explorar

su

cinemática. Debido a que la dirección de una partícula que se mueve en un círculo cambia a una tasa constante, debe experimentar una aceleración uniforme. Pero, ¿en qué dirección se acelera

la

partícula? Para

encontrar

esta

dirección, solo necesitamos observar el cambio en la velocidad durante un corto período de tiempo:

Figura%: una partícula en movimiento circular uniformeEl diagrama de arriba muestra el vector de velocidad de una partícula en movimiento circular uniforme en dos instantes de tiempo. Mediante la suma de vectores, podemos ver que el cambio en la velocidad, Δv ,

apunta

hacia

el

centro

del

círculo. Dado que la aceleración es el cambio en la velocidad durante un período de tiempo dado, la aceleración consecuente apunta en la misma dirección. Por tanto, definimos la aceleración centrípeta como una aceleración hacia el centro

de una trayectoria circular. Todos los objetos en movimiento experimentar

circular alguna

uniforme forma

de

deben

aceleración

centrípeta uniforme. Encontramos la magnitud de esta aceleración comparando razones de velocidad y posición alrededor del círculo. Dado que la partícula viaja en una trayectoria circular, la relación entre el cambio de velocidad y la velocidad será la misma que la relación entre el cambio de posición y la posición. Por lo tanto: =

=

Reordenando la ecuación, =

Por lo tanto a=

Ahora tenemos una definición tanto para la magnitud

como

para

la

dirección

de

la

aceleración centrípeta: siempre apunta hacia el centro de v

2

del

círculo

y

tiene

una

magnitud

/r.

Examinemos la ecuación de la magnitud de la aceleración

centrípeta

de

manera

más

práctica. Considere una bola en el extremo de una cuerda que se gira alrededor de un eje. La pelota

experimenta

un

movimiento

circular

uniforme y es acelerada por la tensión en la cuerda, que siempre apunta hacia el eje de rotación. La magnitud de la tensión de la cuerda (y por lo tanto la aceleración de la pelota) varía según la velocidad y el radio. Si la pelota se mueve a alta velocidad, la ecuación implica que se requiere una gran cantidad de tensión y la pelota experimentará una gran aceleración. Si el

radio es muy pequeño, la ecuación muestra que la

pelota

también

se

acelerará

más

rápidamente. Fuerza centrípeta La fuerza centrípeta es la fuerza que causa la aceleración centrípeta. Al usar la Segunda Ley de Newton junto con la ecuación para la aceleración fácilmente

centrípeta, una

podemos

expresión

para

generar la

fuerza

centrípeta. F c = ma =

Recuerde también que la fuerza y la aceleración siempre apuntarán en la misma dirección. La fuerza centrípeta, por tanto, apunta hacia el centro del círculo. Hay

muchos

ejemplos

físicos

de

fuerza

centrípeta y no podemos explorar cada uno por completo. En el caso de un automóvil que se

mueve

alrededor

de una

curva,

la

fuerza

centrípeta es proporcionada por la fuerza de fricción estática de los neumáticos del automóvil en la carretera. Aunque el automóvil se está moviendo,

la

fuerza

es

en

realidad

perpendicular a su movimiento y es una fuerza de fricción estática. En el caso de un avión girando en el aire, la fuerza centrípeta viene dada por la sustentación proporcionada por sus alas inclinadas. Finalmente, en el caso de un planeta que gira alrededor del sol, la fuerza centrípeta

viene

dada

por

la

atracción

gravitacional entre los dos cuerpos. Con el conocimiento de las fuerzas físicas como la tensión, la gravedad y la fricción, la fuerza centrípeta se convierte simplemente en una extensión de las leyes de Newton. Sin embargo, es especial porque se define de forma única por la velocidad y el radio del movimiento circular uniforme. Todas las leyes de Newton todavía se aplican, los diagramas de cuerpo libre siguen

siendo

un

problemas

método y

las

válido

fuerzas

para aún

se

resolver pueden

descomponer en componentes. Por lo tanto, lo más importante que debe recordar con respecto al movimiento circular uniforme es que es simplemente un subconjunto del tema más amplio de la dinámica....