Movimiento Circular y Leyes de Newton: Conceptos y Aplicaciones
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Movimiento Circular
El movimiento circular es aquél cuya trayectoria es una circunferencia. Para su estudio se introducen las magnitudes angulares.
Velocidad Angular
Velocidad angular media
Es el cociente entre el ángulo girado, ∆φ, y el intervalo de tiempo transcurrido.
Velocidad angular instantánea
Es el valor de la velocidad angular media cuando el intervalo de tiempo transcurrido tiende a cero (∆t → 0). Es decir, es la derivada de la posición angular respecto al tiempo.
Aceleración Angular
Aceleración angular media
Es el cociente entre la variación de la velocidad angular y el intervalo de tiempo transcurrido.
Aceleración angular instantánea
Es el valor de la aceleración angular media cuando el intervalo de tiempo transcurrido tiende a cero (∆t → 0). Es decir, es la derivada de la velocidad angular respecto al tiempo.
Vector Aceleración
Vector aceleración media
El móvil describe una trayectoria circular con velocidad angular constante (at= 0, an= ω2R).
Vector aceleración instantánea
El móvil describe una trayectoria circular con aceleración angular constante (at= α R constante, an= ω2R).
Leyes de Newton
Primera ley o ley de la inercia
Un cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme (MRU) si no actúa ninguna fuerza sobre él, o si la resultante de las fuerzas que actúan es nula.
- Sobre un cuerpo siempre actúa alguna fuerza (su peso, el rozamiento...). No obstante, si la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo es nula, la situación equivale a que no actúe ninguna fuerza sobre él.
- Para que un cuerpo se mantenga en MRU debe actuar sobre él una fuerza que se oponga a la de rozamiento y la neutralice.
Segunda ley o ley fundamental de la dinámica
Si sobre un cuerpo actúa una fuerza resultante, F, éste adquiere una aceleración, a, directamente proporcional a la fuerza aplicada, siendo la masa, m, del cuerpo la constante de proporcionalidad.
- Si la fuerza resultante sobre el cuerpo es cero, su aceleración también será cero y éste permanecerá en reposo o en MRU como afirma la primera ley.
- Si la fuerza resultante es diferente de cero, la aceleración tiene la misma dirección y sentido que la fuerza resultante.
Dinámica del Movimiento Rectilíneo
En este tipo de problemas puede ser conveniente tomar el eje OX, en la dirección del movimiento. De esta manera los vectores a, v, y r tienen una sola componente y pueden expresarse en forma escalar.
Movimiento en un plano horizontal
El cuerpo de la figura se desliza sobre una superficie horizontal por acción de la fuerza F. Representamos todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo y calculamos su aceleración.
Movimiento en un plano inclinado
El cuerpo de la figura asciende por el plano inclinado por acción de la fuerza F. Representamos todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo y calculamos su aceleración.