En nuestra vida cotidiana, a menudo nos encontramos con objetos que se mueven en un movimiento circular. Un ejemplo de un objeto que se mueve en un movimiento circular son las manecillas de los segundos, los minutos y las horas de un reloj analógico. La manecilla de los segundos siempre recorre un ángulo de 360 ° en 60 segundos (un minuto) o un ángulo de 6 ° en un segundo. La manecilla de los minutos siempre recorre un ángulo de 360 ° en 60 minutos (una hora) o un ángulo de 6 ° en un minuto. La manecilla de las horas también siempre recorre un ángulo de 360 ° en 24 horas (un día). Si un objeto se mueve en un movimiento circular de forma regular, como la manecilla de los segundos, los minutos o las horas, se dice que realiza un movimiento circular uniforme . ¿Puedes mencionar algún ejemplo de movimiento circular regular que hayas observado o imaginado?
Comprensión del movimiento circular uniforme
El movimiento circular uniforme tiene dos significados. PrimeroUn objeto se mueve en círculo a velocidad constante si, mientras se mueve en círculo, la velocidad del objeto es siempre constante o la velocidad de cada parte del objeto es siempre constante. SegundoUn objeto se mueve en círculo a velocidad constante si su velocidad angular es siempre constante. La velocidad angular es una magnitud vectorial; por lo tanto, consta de la magnitud y la dirección de la velocidad angular.
Para que puedas comprender mejor el significado movimiento circular uniforme, preste atención a la siguiente reseña.
Velocidad angular constante
Consideremos el segundero de un reloj de pared analógico. Cuando el segundero gira, todas sus partes, ya sean las del extremo, las del medio o las cercanas al eje, giran juntas.
Debido a que todas las partes de la manecilla de los segundos giran juntas, cuando la manecilla de los segundos recorre un ángulo de 360 gradoso (una rotación), todas las partes del segundero también recorren un ángulo de 360 grados.o (una rotación). Cuando la manecilla de los segundos completa un ángulo de 360 grados.o (una rotación) durante 60 segundos (un minuto), todas las partes de la manecilla de los segundos también recorren un ángulo de 360 grados.o durante 60 segundos (un minuto).
La velocidad angular del segundero es siempre 6o/segundo y la dirección de la velocidad angular (dirección de rotación) de la manecilla de los segundos también es siempre constante.
Velocidad constante
Cuando el segundero gira durante 60 segundos (un minuto), todas sus partes, tanto las cercanas al eje como las alejadas, también giran durante 60 segundos (un minuto). Si bien el intervalo de tiempo para todas las partes del segundero es el mismo, es decir, 60 segundos, la longitud del recorrido de cada una es diferente. La parte del segundero cercana al eje recorre un trayecto más corto, mientras que la parte alejada recorre un trayecto más largo.
Según la fórmula de velocidad anterior, se puede concluir que la velocidad de cada sección del segundero depende de su distancia al eje (r). Cuanto mayor sea la distancia al eje (mayor r), mayor será la velocidad. Si bien la velocidad de cada sección del segundero es diferente, en conjunto, la velocidad de cada sección del segundero es constante.
Aceleración en movimiento circular uniforme
En el movimiento circular existen dos tipos de aceleración: la aceleración angular y la aceleración lineal. La aceleración angular se produce cuando cambia la magnitud o la dirección de la velocidad angular. Por el contrario, la aceleración lineal se produce cuando cambia la magnitud o la dirección de la velocidad.
En el movimiento circular uniforme, la magnitud de la velocidad angular y la dirección de la velocidad angular son siempre constantes, por lo tanto, no hay aceleración angular en el movimiento circular uniforme. En el movimiento circular uniforme, solo la magnitud de la velocidad, o rapidez, es siempre constante, mientras que la dirección de la velocidad siempre cambia. Debido a que la dirección de la velocidad siempre cambia, debe haber aceleración en el movimiento circular uniforme, considerando la definición percepatan es un cambio en la velocidad (cambio en la magnitud de la velocidad y/o en la dirección de la velocidad).
Aceleración centrípeta
La aceleración que se produce debido a un cambio en la dirección de la velocidad se denomina aceleración centrípeta. La aceleración centrípeta también se conoce como aceleración radial. La aceleración centrípeta, o aceleración radial, es un tipo de aceleración, también llamada aceleración lineal. La aceleración centrípeta es una magnitud vectorial, por lo que tiene magnitud y dirección.
La magnitud de la aceleración centrípeta
La magnitud de la aceleración centrípeta se expresa mediante la ecuación:
Dirección de la aceleración centrípeta
La dirección de la aceleración centrípeta siempre apunta hacia el centro del círculo, como se muestra en la figura siguiente.
