Fuerza Centrípeta

. Fuerza centrípeta.

Introducción.

Todos los cuerpos del universo siguen una trayectoria que puede ser recta o circular. En los movimientos rectilíneos la aceleración puede cambiar pero no así la dirección del movimiento. Para que un cuerpo se mueva de manera circular, necesita que se ejerza una fuerza dirigida hacia el centro.

Cualquier movimiento sobre un camino curvo, representa un movimiento acelerado, y por tanto requiere una fuerza dirigida hacia el centro de la curvatura del camino. Esta fuerza se llama fuerza centrípeta, que significa fuerza "buscando el centro". La fuerza tiene la magnitud. El balanceo de una masa en una cuerda requiere tensión en la cuerda, y si la cuerda se rompe, la masa recorrerá un camino tangencial en línea recta. La aceleración centrípeta se puede derivar para el caso de movimiento circular puesto que el camino curvado en cualquier punto, puede extenderse hasta formar un círculo.

La fuerza centrípeta es proporcional al cuadrado de la velocidad, con lo que doblando la velocidad necesitará cuatro veces la fuerza centrípeta para mantener el movimiento en un círculo. La fuerza centrípeta la tiene que proporcionar la fricción a lo largo de la curva. Si esta fricción es insuficiente un incremento de la velocidad nos puede llevar a un derrape inesperado.

Definición del problema.

En el movimiento circular uniforme, en el cuál el vector velocidad V, tiene magnitud constante y dirección constante y dirección variable, observamos entonces que la variación de la dirección del vector V, se caracteriza por una aceleración centrípeta A, dirigida hacia el centro de la curva, como se aprecia en la figura y cuya magnitud está dada por:

a_c= v^2/R

Donde R es el radio de la circunferencia.

Como el movimiento del cuerpo presenta una aceleración, concluimos por la segunda ley de Newton, que sobre el cuerpo debe estar actuando una fuerza responsable de dicha aceleración. Tal fuerza tendrá la misma dirección y el mismo sentido que la aceleración a, o sea, apuntará hacia el centro de la curva. Por este motivo, recibe el nombre de fuerza centrípeta F_c. Siendo m la masa del cuerpo en movimiento, podemos escribir:

F_(c )=ma_(c )o bien F_c=m (v^2/R)

Para que un cuerpo describa un movimiento circular uniforme, debe actuar sobre él una fuerza centrípeta Fc= mv2/R que hace que la velocidad del cuerpo cambie constantemente de dirección.

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