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