Desde principios la física ha estudiado propiedades y comportamiento de la materia y de la energía

Introducción

Desde principios la física ha estudiado propiedades y comportamiento de la materia y de la energía. Esta se orienta al desarrollo de competencia de cultura científica y como toda ciencia busca que sus conclusión puedan ser verificada para así poder tener un mejor entendimiento del fenómeno que se está presentado.

En este caso vamos a aprender, identificar, afianzar y  comprender todo lo relacionado con el movimiento circular uniforme desarrollando en el siguiente trabajo ejemplos sobre este prodigio.

Una partícula se mueve en torno a un eje a una velocidad constante. El detalle que siempre debemos tener en cuenta y que lo diferencia del movimiento uniformemente rectilíneo es que la partícula u objeto que se mueve de manera circular a velocidad constante aún posee una aceleración, analizamos el vector velocidad de manera neta, es decir, el vector velocidad posee una magnitud constante, opero la dirección con la que apunta en cada momento del movimiento cambia, y al cambiar su dirección decimos que existe una aceleración.

Objetivo

• Diferenciar entre el desplazamiento angular y el desplazamiento a lo largo de la trayectoria así como la relación que existe entre ambos desplazamientos.

• Diferenciar entre la velocidad angular y la velocidad lineal, así como la relación que existe entre ambas.

• El periodo  y la frecuencia en un movimiento circular con velocidad uniforme.  

• La existencia de aceleración en un movimiento circular con velocidad uniforme

Objetivos Específicos

     *Velocidad angular

           *Velocidad tangencial

           *Aceleración centrípeta

           *Frecuencia y periodo

Velocidad angular

La velocidad angular en un movimiento circular uniforme se mide por el cociente entre el ángulo recorrido por el radio y el tiempo empleado en barrerlo. Designando la velocidad angular por la letra griega  (omega) se tiene [pic 1]

Para que la velocidad angular quede perfectamente definida se tiene que conocer su dirección y sentido. La dirección de [pic 2] está dada por la dirección del eje de rotación o una recta cualquiera paralela a él y su sentido se asume positivo si el cuerpo gira en sentido contrario a las agujas del reloj, y negativo si lo hace en el mismo sentido de las agujas del reloj

EJEMPLO

La rueda de un motor gira con velocidad angular ω = 500 rad/seg

 La velocidad angular en función del período es:

[pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

La frecuencia es el inverso del periodo

[pic 6]

[pic 7] 

Velocidad tangencial

La velocidad tangencial es la velocidad del móvil (distancia que recorre en el tiempo).  Por lo tanto para distintos radios y la misma velocidad angular, el móvil se desplaza a distintas velocidades tangenciales. A mayor radio y a la misma cantidad de vueltas por segundo, el móvil recorre una trayectoria mayor porque el perímetro de esa circunferencia es mayor y por lo tanto la velocidad tangencial también es mayor. La velocidad tangencial se une en unidades de espacio sobre unidades de tiempo, por ejemplo [m/s], [km/h], etc. Se calcula como la distancia recorrida en un  periodo de tiempo.

EJEMPLO

Si se recorre todo el perímetro de una circunferencia de radio 5 metros en un segundo la velocidad tangencial es

V= 2pi R/ tiempo   =  2pi 5m / 1s   = 31.4 m/s

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).

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