Movimiento circular
Artículo principal: Movimiento
circular.
El movimiento circular en la
práctica es un tipo muy común de movimiento: Lo experimentan, por ejemplo, las
partículas de un disco que gira sobre su eje, las de una noria, las de las
agujas de un reloj, las de las paletas de un ventilador, etc. Para el caso de
un disco en rotación alrededor de un eje fijo, cualquiera de sus puntos
describe trayectorias circulares, realizando un cierto número de vueltas
durante determinado intervalo de tiempo. Para la descripción de este movimiento
resulta conveniente referirse ángulos recorridos; ya que estos últimos son
idénticos para todos los puntos del disco (referido a un mismo centro). La longitud
del arco recorrido por un punto del disco depende de su posición y es igual al
producto del ángulo recorrido por su distancia al eje o centro de giro. La
velocidad angular (ω) se define como el desplazamiento angular respecto del
tiempo, y se representa mediante un vector perpendicular al plano de rotación;
su dirección se determina aplicando la "regla de la mano derecha" o
del sacacorchos. La aceleración angular (α) resulta ser variación de velocidad
angular respecto del tiempo, y se representa por un vector análogo al de la
velocidad angular, pero puede o no tener la misma dirección (según acelere o
retarde).
La velocidad (v) de una partícula
es una magnitud vectorial cuyo módulo expresa la longitud del arco recorrido
(espacio) por unidad de tiempo tiempo; dicho módulo también se denomina rapidez
o celeridad. Se representa mediante un vector cuya dirección es tangente a la
trayectoria circular y coincide con el del movimiento.
La aceleración (a) de una
partícula es una magnitud vectorial que indica la rapidez con que cambia la
velocidad respecto del tiempo; esto es, el cambio del vector velocidad por
unidad de tiempo. La aceleración tiene generalmente dos componentes: la
aceleración tangencial a la trayectoria y la aceleración normal a ésta. La aceleración
tangencial es la que causa la variación del módulo de la velocidad (celeridad)
respecto del tiempo, mientras que la aceleración normal es la responsable del
cambio de dirección de la velocidad. Los módulos de ambas componentes de la
aceleración dependen de la distancia a la que se encuentre la partícula
respecto del eje de giro.
Movimiento circular uniforme
Figura 5. Dirección de magnitudes
físicas en una trayectoria circular de radio 1.
Artículo principal: Movimiento
circular uniforme.
Se caracteriza por tener una
velocidad angular constante por lo que la aceleración angular es nula. La
velocidad lineal de la partícula no varía en módulo, pero sí en dirección. La
aceleración tangencial es nula; pero existe aceleración centrípeta (la aceleración
normal), que es causante del cambio de dirección.
Matemáticamente, la velocidad
angular se expresa como:
donde es la velocidad angular (constante), es la variación del ángulo barrido por la
partícula y es la variación del tiempo.
El ángulo recorrido en un
intervalo de tiempo es:
Movimiento circular uniformemente acelerado
Artículo principal: Movimiento
circular uniformemente acelerado.
En este movimiento, la velocidad
angular varía linealmente respecto del tiempo, por estar sometido el móvil a
una aceleración angular constante. Las ecuaciones de movimiento son análogas a
las del rectilíneo uniformemente acelerado, pero usando ángulos en vez de
distancias:
No hay comentarios:
Publicar un comentario