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Movimiento Circular
¿Qué es el M.C.?
El movimiento circular es un tipo de movimiento en el que un objeto o partícula se desplaza en un trayecto circular alrededor de un punto fijo, denominado centro de la circunferencia. En este movimiento, el objeto describe una trayectoria curva cerrada y su aceleración está dirigida hacia el centro de la circunferencia, lo que lo diferencia del movimiento rectilíneo.
En el movimiento circular, la velocidad angular del objeto (la rapidez con la que se desplaza alrededor de la circunferencia) y el radio de la trayectoria son factores clave. La velocidad angular se mide en radianes por segundo (rad/s) y el radio en metros (m).
¿Qué es velocidad angular?
La velocidad angular es una medida de la rapidez a la que un objeto se desplaza a lo largo de una trayectoria circular. Mientras que la velocidad lineal mide la rapidez a la que un objeto se mueve en línea recta, la velocidad angular se enfoca en la rapidez de giro o rotación alrededor de un eje.
La velocidad angular se expresa en radianes por unidad de tiempo, como radianes por segundo (rad/s). Para calcular la velocidad angular, se divide el cambio en el ángulo recorrido por el tiempo empleado para recorrer ese cambio. Si llamamos θ al ángulo recorrido y t al tiempo transcurrido, la fórmula de la velocidad angular se representa así:
ω = Δθ / Δt,
donde ω es la velocidad angular.
Es importante tener en cuenta que la velocidad angular puede ser positiva o negativa, dependiendo de la dirección de la rotación. Una velocidad angular positiva indica una rotación en sentido antihorario, mientras que una velocidad angular negativa indica una rotación en sentido horario.
¿Qué es aceleración centrípeta?
la aceleración centrípeta es la aceleración que mantiene a un objeto en movimiento circular y siempre está dirigida hacia el centro de la trayectoria circular. Es una fuerza necesaria para contrarrestar la inercia del objeto y mantenerlo en su trayectoria curva. La aceleración centrípeta es la aceleración en dirección al centro de la circunferencia y su magnitud se determina utilizando la fórmula:
ac = (v^2) / r
Donde:
ac es la aceleración centrípeta,
v es la velocidad lineal del objeto,
r es el radio de la trayectoria.
Además del movimiento circular uniforme, en el que la velocidad angular y la aceleración centrípeta son constantes, existen otros tipos de movimiento circular, como:
•Movimiento circular uniforme: Es aquel en el que un objeto se mueve alrededor de un punto central con una velocidad constante y en una trayectoria circular.
•Movimiento circular uniformemente acelerado: Es aquel en el que un objeto se mueve alrededor de un punto central con una aceleración constante, lo que implica que su velocidad cambia a lo largo del tiempo.
• Movimiento circular no uniforme: Es aquel en el que un objeto se mueve alrededor de un punto central con una velocidad que varía a lo largo del tiempo, sin seguir un patrón predecible.
Fórmulas:
•La fórmula del movimiento circular uniforme es:
v = r * ω
Donde:
- v es la velocidad lineal del objeto en movimiento circular uniforme.
- r es el radio de la trayectoria circular.
- ω es la velocidad angular, que representa la rapidez con la que el objeto recorre la circunferencia.
•Las fórmulas del movimiento circular uniformemente acelerado son:
1. Velocidad angular (ω) = Δθ/Δt
2. Aceleración angular (α) = Δω/Δt
3. Velocidad tangencial (v) = rω
4. Aceleración centrípeta (ac) = v²/r = rω²
5. Fuerza centrípeta (Fc) = mac = mv²/r = mrω²
Donde:
- Δθ: cambio en el ángulo en radianes
- Δt: cambio en el tiempo en segundos
- r: radio de la trayectoria circular en metros
- ω: velocidad angular en radianes por segundo
- α: aceleración angular en radianes por segundo al cuadrado
- v: velocidad tangencial en metros por segundo
- ac: aceleración centrípeta en metros por segundo al cuadrado
- Fc: fuerza centrípeta en newtons
•La fórmula del movimiento circular no uniforme es:
θ = θ0 + ω0t + (1/2)αt²
Donde:
- θ: posición angular en radianes en un momento dado
- θ0: posición angular inicial en radianes
- ω0: velocidad angular inicial en radianes por segundo
- α: aceleración angular constante en radianes por segundo al cuadrado
- t: tiempo transcurrido en segundos desde el inicio del movimiento.