Comprensión del Movimiento Circular Uniforme

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Movimiento Circular Uniforme

Un objeto en movimiento circular uniforme se mueve en una circunferencia con rapidez constante, lo que implica ángulos iguales en tiempos iguales.

Conceptos Clave

  • Vector: Se representa gráficamente por una flecha que describe su valor (módulo o magnitud), dirección y sentido del movimiento. El vector a tiene su origen en el punto 0 y su sentido hacia el punto b.
  • Periodo (T): Tiempo que tarda un objeto en completar una vuelta a la circunferencia. Se expresa en segundos. T = tiempo / número de vueltas.
  • Frecuencia (f): Número de vueltas que da un móvil por unidad de tiempo. Es la inversa del periodo. Su unidad de medida es ciclos/segundo = Hertz. f = número de vueltas / tiempo total.
  • Desplazamiento angular (θ): Ángulo central que ha formado el móvil. Abarca un arco cuya longitud es igual a la del radio. Se mide en radianes (rad). Un radián son 180/π grados, aproximadamente 57.296 grados.
  • Velocidad angular (ω): Cantidad vectorial que expresa el ángulo central dado por el móvil en cada unidad de tiempo. Su dirección es perpendicular al plano de rotación. Unidad de medida: rad/seg.
  • Desplazamiento lineal (s): Longitud del arco recorrida por el móvil. Su unidad de medida es de longitud, en metros.
  • Velocidad tangencial (v): Vector que expresa la longitud circular que recorre el móvil en cada unidad de tiempo. Su dirección es tangente a la trayectoria en cada punto e indica el sentido de rotación. Su unidad de medida es m/s o km/hr.
  • Eje de giro: Línea alrededor de la cual se realiza la rotación. Este eje puede permanecer fijo o variar con el tiempo.
  • Arco angular: Partiendo de un eje de giro, es el ángulo o arco de radio unitario con el que se mide el desplazamiento angular. Su unidad es el radián.
  • Aceleración angular: Variación de la velocidad angular por unidad de tiempo.

Torque y Fuerza Centrípeta

¿Qué fuerza produce una aceleración angular? Todo cuerpo en reposo permanecerá en reposo a menos que se le aplique una fuerza.

  • Momento de torsión (torque): Se determina por tres factores: la magnitud de la fuerza aplicada, la dirección de la fuerza aplicada y la ubicación de la fuerza aplicada.
  • Distancia al punto de giro (d): Magnitud de la fuerza: f, ángulo de aplicación de la fuerza: θ. Si θ = 90°: máximo torque. Si θ = 0°: no hay torque.
  • El torque (τ) es proporcional a: la magnitud de la fuerza f, la distancia d entre el punto de aplicación de la fuerza y el punto de giro, y el ángulo θ de aplicación de la fuerza.
  • Dirección del momento de torsión: El momento de torsión es una cantidad vectorial con dirección y magnitud.
  • Momento de torsión positivo: Contra las manecillas del reloj, fuera de la página.
  • Momento de torsión negativo: Sentido de las manecillas del reloj, hacia la página.
  • Torque neto: Sobre un cuerpo pueden existir muchos torques actuando al mismo tiempo.
  • Línea de acción de una fuerza: Línea imaginaria de longitud indefinida dibujada a lo largo de la dirección de la fuerza.
  • Brazo de momento: Distancia perpendicular desde la línea de acción de una fuerza al eje de rotación.
  • Fuerza centrípeta: La segunda ley de Newton enuncia que la fuerza neta sobre una partícula es igual a la masa de la partícula multiplicada por su aceleración.

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