Movimiento Circular Uniforme
Enviado por mariangelesmaza • 17 de Agosto de 2021 • Tareas • 2.556 Palabras (11 Páginas) • 107 Visitas
Movimiento Circular Uniforme
La Naturaleza y el día a día, es decir, nuestro alrededor están llenos de ejemplos de (m.c.u.). La propia Tierra es uno de ellos, da una vuelta sobre su eje cada 24 horas. Un satélite espacial que gira en torno a la Tierra. Los viejos tocadiscos o un ventilador, las manecillas de un reloj, las ruedas, el plato de un microondas, entre otros.
Un cuerpo realiza un movimiento circular uniforme (m.c.u.) cuando su trayectoria es una circunferencia y su velocidad angular es constante, esto implica que describe ángulos iguales en tiempos iguales. En otras palabras, este tipo de movimiento es aquel en el que el móvil se desplaza en una trayectoria circular a una velocidad constante. En él, el vector velocidad no cambia de módulo pero sí de dirección, Esto quiere decir que no tiene aceleración tangencial ni aceleración angular, aunque sí aceleración normal. Es decir, cuando una partícula se mueve según una trayectoria curva debe tener una componente de la aceleración perpendicular a dicha trayectoria, incluso si su rapidez es constante. Para una trayectoria circular existe una relación sencilla entre la componente normal de la aceleración, la rapidez de la partícula y el radio de la trayectoria.
Velocidad tangencial o lineal
En un MCU la velocidad tangencial cambia continuamente de dirección y sentido, pero la rapidez es constante porque la longitud del vector velocidad tangencial no varía.
Si se tiene un objeto físico cualquiera que describe circunferencias de centro O y radio r, con MCU en el sentido contrario del movimiento de las agujas del Reloj, la velocidad tangencial o lineal es aquella que tiene el objeto físico en un instante cualquiera del movimiento circular.
[pic 1]
Se representa por un vector tangente a la circunferencia en el punto que se considere. Se puede observar que en el MCU la velocidad tangencial o lineal no es constante, pues el vector que representa dicha velocidad cambia continuamente de dirección y sentido. El módulo de la velocidad tangencial en MCU se mide por el cociente entre el arco descrito por el móvil y el tiempo empleado en recorrerlo.
Si el móvil parte de A (o de cualquier punto de la circunferencia) y da una vuelta completa, d = 2. .r (longitud de la circunferencia) y si da n vueltas= 2. .r.n. Si este arco es descrito en un tiempo t. Entonces:
Velocidad total= 2. .r.n.
t
Esta velocidad se expresa simplemente como V que no es más que la velocidad debida al movimiento de traslación de la partícula.
Velocidad angular
Se considera un objeto físico que describe circunferencias de centro O y radio r con MCU. Si en un intervalo de tiempo t el objeto físico pasa de la posición A a la posición B describiendo el arco AB y el radio r barre el ángulo. Como “el angulo” tiene su vértice en el centro de la circunferencia, se cumple que la medida de éste es igual a la medida del arco AB.
[pic 2]
Por consiguiente, si el objeto físico describe áreas iguales, se tendrá que el radio r barre ángulos iguales en tiempo iguales, por lo que se habla de una Velocidad Angular del objeto físico. Una característica que distingue a este tipo de movimientos es que el ángulo que recorre una partícula por unidad de tiempo es constante, por lo que su velocidad angular es constante.
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:
ω= a
t
Donde:
a= es igual al ángulo recorrido por el radio
t= tiempo empleado en recorrer dicho ángulo
El ángulo (a) puede medirse en grados o en revoluciones (1 Rev. = 360º), o también en cualquier otra unidad de medida angular.
En Física es de mucho uso medir los ángulos en la unidad llamada Radián.
Un Radián es un ángulo central de una circunferencia que intercepta un arco de dicha circunferencia, cuya longitud es igual al radio de la misma.
Si se quiere determinar a cuántos radianes equivale un ángulo cualquiera [pic 3]basta calcular cuantas veces cabe la longitud del radio en la longitud del arco.
Si la longitud del arco es L y la longitud del radio es r se tiene que:
a=L (rad)
r
Como la longitud de una circunferencia es L = 2.r Teniendo presente que 2 rad = 360º puede establecerse una relación útil para medir la velocidad angular en rad/seg. | |
Para que la velocidad angular quede perfectamente definida se tiene que conocer su dirección y sentido. La dirección del vector ω 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. Este sentido se obtiene mediante una convención: se coloca la mano derecha, de tal manera que el pulgar extendido coincida con el eje de rotación y los otros cuatro dedos indiquen el sentido del movimiento del cuerpo; el sentido del vector ω. El vector así definido es la velocidad angular Cuanto mayor sea la velocidad angular del movimiento circular de una partícula, tanto mayor será el ángulo que barre el radio vector de la partícula por unidad de tiempo; es decir, estará girando con mayor rapidez. Otra manera de evaluar la velocidad angular, consiste en considerar que la partícula realiza una vuelta completa o revolución. En este caso el ángulo descrito será: Δa= 2 rad, y el intervalo de tiempo será de un período, o sea Δt= T, asi: ω= 2 T Como el ángulo se mide en radianes, en grados o en vueltas y el período se mide en segundos, las unidades del vector ω serán: Grados/seg; rad/seg; revolución/minuto. La expresión de la rapidez angular depende exclusivamente de T; quiere decir que esta velocidad es la misma para todos los puntos que están en rotación alrededor del eje y que en cualquier situación la velocidad angular es un vector. |
Movimiento Armónico Simple
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