MOVIMIENTO CIRCULAR EN EL UNIVERSO Y EN EL ÁTOMO
2. Aceleración y fuerza centrípeta
Aceleración centrípeta
En un movimiento circular cualquiera, la aceleración puede tener una componente en dirección tangencial a la circunferencia y otra componente en dirección radial y dirigida hacia el centro de la trayectoria. A la primera se le llama aceleración tangencial y a la segunda, aceleración centrípeta.
La aceleración tangencial se manifiesta como un cambio en el módulo de la velocidad tangencial, mientras que la aceleración centrípeta aparece como un cambio en la dirección y sentido de la velocidad.
En un movimiento circular uniforme, debido a que el módulo de la velocidad tangencial es constante, solo existe una aceleración que cambia la dirección y el sentido de la velocidad, es decir, la aceleración centrípeta.
El cambio del vector velocidad tangencial apunta hacia el
centro de curvatura, al igual que la aceleración centrípeta ac.
Si se considera el cambio de velocidad, ∆v = v f − vi , que experimenta un móvil en un pequeño intervalo de tiempo ∆t , se ve que ∆v es radial y está dirigido hacia el centro curvatura. La aceleración, por lo tanto, también tiene esa dirección y sentido, y por eso se denomina aceleración centrípeta.
Si consideramos un intervalo de tiempo muy pequeñísimo y considerando las relaciones geométricas de la figura anterior tenemos:
Como hemos aprendido, la aceleración es una consecuencia de la aplicación de una fuerza neta sobre el cuerpo, por lo que la aceleración centrípeta tendrá la misma dirección y sentido que la fuerza centrípeta, bastará sólo con multiplicar la masa del cuerpo en cuestión por la aceleración.
Ejercicios sobre aceleración centripeta
Fuerza centrípeta La fuerza centrífuga la encontramos todos los días y en cada
momento de nuestra vida cotidiana. Lo experimentamos cuando doblamos en una
esquina en un automóvil o cuando un avión se inclina hacia un giro son típicos
ejemplos de ella. Algunas personas pueden confundir la fuerza centrípeta
con su contraparte, la fuerza centrífuga, porque están tan estrechamente
relacionadas. Sin embargo, son diferentes, la fuerza centrípeta se define como,
el componente de fuerza que actúa sobre un cuerpo en movimiento curvilíneo que
se dirige hacia el centro de curvatura o eje de rotación. ¿Qué es la fuerza centrípeta? Es cuando algún objeto que describe una trayectoria de forma
circular, por situaciones de la fuerza que es ejercida por quien hace la
acción, tiene la sensación de ser llevado al interior del centro de la circunferencia
que se describe. En qué consiste la fuerza centrípeta La fuerza centrípeta es un sistema que funciona cuando un
determinado objeto se mueve en dirección curvilínea. Este tipo de fuerza
actuará de forma perpendicular con respecto a la dirección, en este caso, la gravedad
operará como un agente contrario, puesto que, si la velocidad cambia, sobre el
objeto se aplicará un cambiante de centrifuga que ayudará a mantener el trayecto
sencillamente uniforme. La etimología de la palabra nos dice que la palabra proviene
del término “Centrípeta” la cual proviene de la combinación de “centrum”
palabra que hace referencia al centro del vórtice y “petere” que quiere decir “dirigirse
hacia”, es decir, dirigirse hacia el centro. Cómo se calcula Para poder calcular la fuerza centrípeta se utiliza una
fórmula F = – (m·v2/r) ur = – m·w2·r = m·a a = – w2·r Donde: F: fuerza centrípeta. El newton (N) es la unidad de
medida en el Sistema Internacional (S.I.). m: Masa del cuerpo. El kilogramo (kg) es la unidad de
medida en el Sistema Internacional. v: módulo de la velocidad. Se mide en metros por segundo
(m/s). Ur: vector unitario radial r: radio de la trayectoria circular w: velocidad angular medida en rad/s a: aceleración centrípeta medida en m/s² Aplicaciones de la fuerza centrípeta La fuerza centrípeta es generalmente utilizada en las centrífugas
de laboratorio. Aquí, las partículas que se encuentran suspendidas en un
líquido se separan del líquido acelerando los tubos orientados de modo que las
partículas más pesadas se dirijan hacia el fondo de los tubos. Mientras que las centrifugadoras suelen separar sólidos de
líquidos, también pueden fraccionar líquidos, como por ejemplo en muestras de
sangre o componentes separados de gases. Las centrífugas de gas se utilizan
para separar el isótopo más pesado uranio-238 del isótopo más ligero
uranio-235. El isótopo más pesado es atraído hacia el exterior de un cilindro
giratorio. La fracción pesada se gira y se envía a otra centrífuga. Se puede hacer un telescopio reflector líquido girando un
metal líquido reflectante, como el mercurio. Importancia La fuerza centrípeta es de suma importancia ya que ponen y
ayudan a que los objetos o cuerpos a los cuales se les está aplicando las fuerzas
logren mantenerse en equilibrio y al mismo tiempo ayuda a resolver diferentes
problemas con ecuaciones. Diferencia entre fuerza centrípeta y fuerza centrífuga La fuerza centrífuga es la tendencia que tiene un objeto a
seguir un camino curvo que se aleja del centro de la misma curva. Básicamente
ésta no es realmente una fuerza, sino más bien es un resultado de la inercia,
que es la tendencia de un objeto a resistirse al cambio ya sea que esté en
movimiento o no. La fuerza centrípeta, es una fuerza real que tiene la
capacidad de contrarrestar la fuerza centrífuga y evitar que el cuerpo en
cuestión “salga volando”, ya que lo mantiene en movimiento a una velocidad
constante y con una trayectoria circular. Ejercicios de fuerza centrípeta