Grado 10
  1. Mecánica  1.1. Dinámica  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y Rapidez  1.1.5. Aceleración  1.1.6. Representación gráfica del movimiento  1.1.7. Ecuaciones de movimiento  1.1.8. Caída libre y aceleración debido a la gravedad  1.1.9. Movimiento de un proyectil  1.1.10. Velocidad relativa  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton  1.2.2. Inercia y masa  1.2.3. Fuerza y sus tipos  1.2.4. fuerza de acción y reacción  1.2.5. La fricción y sus efectos  1.2.6. Coefficient of friction  1.2.7. Movimiento circular  1.2.8. Fuerza centrípeta y aceleración centrípeta  1.2.9. Momentum e Impulso  1.2.10. Conservación del momento  1.2.11. Tercera ley de Newton y aplicaciones  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por la fuerza  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética  1.3.4. Energía potencial  1.3.5. Energía mecánica  1.3.6. Conservación de la Energía  1.3.7. Poder y eficiencia  1.3.8. Fuentes de energía renovables y no renovables  1.4. Fuerza gravitacional  1.4.1. La ley de gravitación universal de Newton  1.4.2. Campo gravitacional y fuerza del campo  1.4.3. Aceleración debida a la gravedad en diferentes planetas  1.4.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.4.5. Órbitas y satélites  1.4.6. Peso y peso aparente  1.4.7. Energía potencial gravitacional
  2. Propiedades de la materia  2.1. Estados de la materia  2.1.1. Sólido, líquido y gas  2.1.2. Estructura molecular de la materia  2.1.3. Fuerzas intermoleculares  2.1.4. Plasma y condensado de Bose–Einstein  2.2. Presión  2.2.1. Definición de Presión  2.2.2. Presión en líquidos  2.2.3. Presión atmosférica  2.2.4. Principio de Pascal  2.2.5. El principio de Arquímedes y la flotabilidad  2.2.6. Tensión superficial y capilaridad  2.3. Elasticidad  2.3.1. La ley de Hooke  2.3.2. Tensión y deformación  2.3.3. Límite elástico y módulo de elasticidad  2.3.4. Aplicaciones de la elasticidad
  3. Física térmica  3.1. calor y temperatura  3.1.1. Diferencia entre calor y temperatura  3.1.2. Escala de temperatura  3.1.3. Dilatación térmica  3.1.4. Equilibrio térmico  3.2. Transferencia de calor  3.2.1. Conductividad  3.2.2. Convección  3.2.3. Radiación  3.2.4. Aislamiento y sus aplicaciones  3.3. Propiedades térmicas de la materia  3.3.1. Capacidad calorífica específica  3.3.2. Calor latente y cambio de fase  3.3.3. Punto de ebullición y punto de fusión  3.3.4. Motores térmicos y refrigeración  3.4. Leyes de la Termodinámica  3.4.1. Ley cero de la termodinámica  3.4.2. Primera ley de la termodinámica  3.4.3. Segunda ley de la termodinámica  3.4.4. Ciclo de Carnot
  4. Ondas y óptica  4.1. Nature and properties of waves  4.1.1. Tipos de ondas en la naturaleza y propiedades de las ondas  4.1.2. Olas transversales y longitudinales  4.1.3. Parámetros de las ondas  4.1.4. Reflexión y refracción de ondas  4.1.5. Superposición e Interferencia  4.1.6. Ondas estacionarias y resonancia  4.1.7. Efecto Doppler  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Características de las ondas sonoras  4.2.2. Velocidad del sonido en diferentes medios  4.2.3. Aplicaciones de las ondas sonoras  4.2.4. Ultrasonido y sus usos  4.3. Ondas de Luz y Óptica  4.3.1. Naturaleza de la luz  4.3.2. Reflexión de la luz  4.3.3. Leyes de la reflexión  4.3.4. Espejos y Formación de Imágenes  4.3.5. Refracción de la luz  4.3.6. La Ley de Snell  4.3.7. Lentes y Formación de Imágenes  4.3.8. Reflexión interna total y ángulo crítico  4.3.9. Fibra óptica  4.4. Instrumentos Ópticos  4.4.1. Microscopio  4.4.2. Telescopio  4.4.3. Ojo humano y defectos de visión  4.4.4. Cámara y su principio de funcionamiento
  5. Electricidad y Magnetismo  5.1. Electrostática  5.1.1. Carga eléctrica y sus propiedades  5.1.2. Conductores e Aislantes  5.1.3. La ley de Coulomb  5.1.4. Campo eléctrico y líneas de campo  5.1.5. Potencial eléctrico y diferencia de potencial  5.1.6. Capacitores y Capacitancia  5.2. Electricidad Actual  5.2.1. Corriente eléctrica y su medición  5.2.2. La ley de Ohm  5.2.3. Resistencia y resistividad  5.2.4. Circuitos en Serie y en Paralelo  5.2.5. Energía y potencia eléctricas  5.2.6. Leyes de Kirchhoff  5.3. Magnetismo y Electromagnetismo  5.3.1. Campo magnético y líneas de campo  5.3.2. Efectos magnéticos de la corriente eléctrica  5.3.3. Inducción electromagnética  5.3.4. Leyes de Faraday de la inducción electromagnética  5.3.5. Transformadores y Aplicaciones  5.3.6. Corriente AC y DC
  6. Física Moderna  6.1. Física nuclear  6.1.1. Estructura del átomo  6.1.2. Modelo atómico de Bohr  6.1.3. Niveles de Energía del Electrón  6.1.4. Rayos X y aplicaciones  6.2. Radiactividad  6.2.1. Tipos de radiación  6.2.2. Vida media y desintegración radiactiva  6.2.3. Reacciones nucleares y aplicaciones  6.2.4. Fisión y Fusión  6.3. Física cuántica  6.3.1. Dualidad onda-partícula  6.3.2. Efecto fotoeléctrico  6.3.3. Cuantización de la energía  6.3.4. El principio de incertidumbre de Heisenberg
  7. Electrónica y Comunicación  7.1. Semiconductores  7.1.1. Conductores, aislantes y semiconductores  7.1.2. Diodos y sus aplicaciones  7.1.3. Transistores y Puertas Lógicas  7.1.4. LEDs y fotodiodos  7.2. Sistemas de Comunicación  7.2.1. Fundamentos de la comunicación  7.2.2. Señales analógicas y digitales  7.2.3. Comunicación inalámbrica y fibra óptica  7.2.4. Ondas de radio y modulación

Grado 10 → Mecánica → Dinámica ↓


Movimiento circular


El movimiento circular en la física es un concepto fascinante que da vida a la dinámica de cómo los objetos se mueven en trayectorias que forman círculos o partes de círculos. Nos ayuda a entender el movimiento de los planetas alrededor de las estrellas, el funcionamiento de las ruedas, las atracciones de parques de diversiones y una miríada de otros aspectos de fenómenos tanto naturales como tecnológicos.

¿Qué es el movimiento circular?

El movimiento circular es el movimiento de un objeto a lo largo de la circunferencia de un círculo o rotación en un trayecto circular. Dependiendo de si la velocidad del movimiento es constante o cambia, se puede clasificar en dos tipos:

  • Movimiento circular uniforme: Cuando un objeto se mueve a lo largo de un camino circular con una velocidad uniforme.
  • Movimiento circular no uniforme: Cuando un objeto se mueve en un camino circular con velocidad variable.

Movimiento circular uniforme

En el movimiento circular uniforme, la velocidad del objeto es constante, pero su velocidad no es constante. La velocidad en física es una cantidad vectorial, lo que significa que tiene tanto magnitud como dirección. Para el movimiento circular, si bien la magnitud (velocidad) permanece constante, la dirección cambia constantemente a medida que el objeto se mueve alrededor del círculo.

Velocidad

Una representación simple del movimiento circular uniforme, donde un objeto se mueve a una velocidad constante a lo largo de un círculo mientras su vector de velocidad cambia de dirección.

Aceleración en el movimiento circular

En el movimiento circular uniforme, a pesar de la velocidad constante, el objeto experimenta aceleración. Esta aceleración se llama aceleración centrípeta, que se dirige hacia el centro del círculo que mantiene al objeto moviéndose en su trayectoria. La fórmula para calcularlo se da como:

a = frac{v^2}{r}

Aquí, a representa la aceleración centrípeta, v es la velocidad lineal y r es el radio del camino circular.

Por ejemplo, considere un automóvil estacionado en un estacionamiento y girando en un círculo. Si la velocidad del automóvil aumenta, la aceleración centrípeta también aumenta, porque el automóvil tiene que girar más bruscamente para mantener su trayectoria circular.

Fuerza centrípeta

La fuerza centrípeta es la fuerza requerida para mantener un objeto moviéndose en un camino circular. Actúa perpendicularmente a la dirección del movimiento y hacia el centro del círculo. La fórmula para la fuerza centrípeta es:

F_c = frac{mv^2}{r}

F_c es la fuerza centrípeta, m es la masa del objeto, v es la velocidad y r es el radio del círculo.

Imagínese una piedra atada a una cuerda y girando en un círculo. La tensión en la cuerda proporciona la fuerza centrípeta necesaria para mantener la piedra moviéndose a lo largo de su trayectoria circular. Si la cuerda se rompe, la piedra saldrá volando en dirección tangente debido a la inercia del movimiento.

Gravedad

Ilustración de la fuerza centrípeta actuando sobre un objeto en movimiento circular. La flecha verde muestra la fuerza hacia adentro requerida para mantener la trayectoria circular.

Ejemplos de movimiento circular

Veamos algunos ejemplos de la vida real donde el movimiento circular funciona:

  • Planetas orbitando estrellas: La atracción gravitatoria entre los planetas y sus estrellas proporciona la fuerza centrípeta necesaria para que los planetas orbiten en trayectorias aproximadamente circulares.
  • Atracciones de parques de diversiones: Atracciones como montañas rusas y ruedas giratorias utilizan el movimiento circular, brindando al pasajero la emoción de permanecer conectado incluso cuando cambian de dirección rápidamente.
  • Giro de un automóvil: Cuando un automóvil gira, la fricción entre los neumáticos y la carretera proporciona la fuerza centrípeta necesaria para mantener el automóvil en el camino curvo.

Movimiento circular no uniforme

A diferencia del movimiento circular uniforme, el movimiento circular no uniforme implica un cambio en la velocidad. Esto añade un componente adicional a la aceleración llamada aceleración tangencial, que se relaciona con el cambio en la velocidad del objeto a lo largo de la tangente al círculo en cualquier punto.

En tales casos, la aceleración total del objeto es la combinación de la aceleración centrípeta y la aceleración tangencial:

vec{a} = vec{a}_{c} + vec{a}_{t}

Aquí, vec{a} representa la aceleración total, vec{a}_{c} es la aceleración centrípeta y vec{a}_{t} es la aceleración tangencial.

El papel del ángulo en el movimiento circular

Otro aspecto importante del movimiento circular es la medición de ángulos. En la física, los ángulos de trayectorias circulares a menudo se describen usando radianes. Los radianes proporcionan una medida de ángulo que está directamente relacionada con la longitud del arco de un círculo.

Si theta es el ángulo en radianes, puede expresarse en términos de la longitud del arco s y el radio r del círculo de la siguiente manera:

theta = frac{s}{r}

Comprender las mediciones angulares es importante para problemas que involucran dinámica rotacional o torque.

Velocidad angular y aceleración angular

La velocidad angular es la tasa de cambio del desplazamiento angular y generalmente se representa por omega. Indica qué tan rápido rota un objeto alrededor de un centro o eje. La relación entre la velocidad lineal y la velocidad angular se expresa como:

v = romega

donde v es la velocidad lineal, r es el radio y omega es la velocidad angular.

La aceleración angular, por otro lado, describe los cambios en la velocidad angular con el tiempo. Desempeña un papel importante especialmente cuando se trata de dinámica rotacional.

Fuerzas ficticias en el movimiento circular

Al analizar el movimiento en un marco de referencia rotatorio, pueden aparecer fuerzas ficticias, como la fuerza centrífuga. La fuerza centrífuga es percibida por un observador en el marco de referencia rotatorio como actuando hacia afuera, lejos del centro, haciendo que sientan como si una fuerza los empujara hacia afuera.

Sin embargo, es importante notar que la fuerza centrífuga no es una fuerza real que actúa sobre un objeto, sino más bien un efecto sentido debido a la inercia dentro de un sistema rotatorio.

Aplicaciones del movimiento circular

Los principios del movimiento circular se pueden aplicar a una variedad de campos. Los ingenieros usan estos principios para diseñar neumáticos de automóviles más seguros y carreteras inclinadas; los pilotos consideran el movimiento circular para entender maniobras y navegación; los científicos lo usan para entender fenómenos astronómicos y predecir los movimientos planetarios.

Incluso en los deportes, los jugadores utilizan los principios, como aplicar la cantidad correcta de giro a pelotas de béisbol o de fútbol para hacer que se desplacen correctamente.

Conclusión

El movimiento circular es un concepto fundamental que ayuda a entender varios fenómenos físicos. Desde escenarios de la vida diaria hasta amplias aplicaciones en ciencia e ingeniería, sus principios ayudan a explicar cómo los objetos se mueven en trayectorias circulares, mantienen el equilibrio y permanecen en movimiento debido a fuerzas subyacentes.


Grado 10 → 1.2.7


U
username
0%
completado en Grado 10

← Anterior (1.2.6)
Coefficient of friction
Siguiente (1.2.8) →
Fuerza centrípeta y aceleración centrípeta

Comentarios 



Movimiento circular

https://www.physicsflow.com/g10/1.2.7?pfal=es