Grado 11
  1. Mecánica  1.1. dinámico  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos y tres dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y rapidez  1.1.5. Aceleración y desaceleración  1.1.6. Análisis gráfico del movimiento  1.1.7. Ecuaciones del movimiento (deducciones avanzadas)  1.1.8. Caída libre y velocidad terminal  1.1.9. Movimiento de proyectiles  1.1.10. Velocidad relativa en una y dos dimensiones  1.1.11. Movimiento de un coche en un plano inclinado  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton y sus aplicaciones  1.2.2. Inercia y la primera ley de Newton  1.2.3. Fuerza y tipos de fuerza  1.2.4. Fricción estática y cinética  1.2.5. Movimiento circular y aceleración centrípeta  1.2.6. Movimiento circular no uniforme  1.2.7. Peralte de carreteras y curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservación del momento en una y dos dimensiones  1.2.10. Aplicaciones de la Tercera Ley de Newton  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por una fuerza constante y variable  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética y potencial  1.3.4. Energía potencial gravitacional y elástica  1.3.5. Conservación de la energía mecánica  1.3.6. Energía y potencia instantánea  1.3.7. Eficiencia de las máquinas  1.3.8. Trabajo realizado por fuerzas conservativas y no conservativas  1.4. Movimiento rotacional  1.4.1. Torsión y aceleración angular  1.4.2. Equilibrio rotacional  1.4.3. Momento de inercia y sus aplicaciones  1.4.4. Momento angular y su conservación  1.4.5. Energía cinética del movimiento de rodadura y rotación  1.4.6. Teorema del Eje Paralelo y Perpendicular  1.4.7. Dinámica del movimiento rotacional
  2. Fuerza gravitacional  2.1. Gravitación universal  2.1.1. La ley de gravitación universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional y potencial  2.1.3. Cambio en la aceleración debido a la gravedad  2.1.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  2.1.5. Mecánica orbital y satélites  2.1.6. Velocidad de escape y velocidad orbital  2.1.7. Ingravidez y caída libre  2.1.8. Energía potencial gravitacional y energía en órbitas  2.1.9. Agujeros negros y lente gravitacional
  3. Propiedades de la materia  3.1. Mecánica de fluidos  3.1.1. Densidad y presión en líquidos  3.1.2. La teoría de Pascal y sus aplicaciones  3.1.3. Principio de Arquímedes y Flotabilidad  3.1.4. Ecuación de Bernoulli y sus aplicaciones  3.1.5. Ecuación de continuidad y el efecto Venturi  3.1.6. Tensión superficial y capilaridad  3.1.7. Viscosidad y la Ley de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds y turbulencia  3.2. Elasticidad y deformación  3.2.1. La ley de Hooke y la relación tensión-deformación  3.2.2. Módulo de elasticidad y aplicaciones  3.2.3. Deformación y límite elástico de los sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor y temperatura  4.1.1. Propiedades termométricas y escala de temperatura  4.1.2. Expansión térmica de sólidos, líquidos y gases  4.1.3. Sistema de transferencia de calor  4.1.4. Capacidad calorífica específica y calorimetría  4.1.5. Calor latente y cambio de fase  4.2. Teoría cinética de los gases  4.2.1. Modelo molecular de los gases  4.2.2. Explicación cinética de la temperatura  4.2.3. Ecuación de Gas Ideal y Desviaciones  4.2.4. Camino libre medio y distribución de Maxwell–Boltzmann  4.3. Leyes de la Termodinámica  4.3.1. Zeroth Law y Equilibrio Térmico  4.3.2. Primera Ley y Energía Interna  4.3.3. La Segunda Ley y la Entropía  4.3.4. Ciclo de Carnot y motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores y bombas de calor
  5. Ondas y oscilaciones  5.1. Movimiento Armónico Simple  5.1.1. Ecuaciones del MHS  5.1.2. Energía en MAS  5.1.3. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  5.1.4. Resonancia y aplicaciones  5.1.5. Péndulo y sistema masa-resorte  5.2. Movimiento ondulatorio  5.2.1. Tipos de ondas mecánicas  5.2.2. Movimiento ondulatorio y transporte de energía  5.2.3. Principio de Superposición y Ondas Estacionarias  5.2.4. Reflexión, Refracción y Difracción  5.2.5. Efecto Doppler en sonido y luz  5.2.6. Pulsaciones e interferencia
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Electrostática  6.1.1. Carga eléctrica y conservación  6.1.2. La ley de Coulomb y sus aplicaciones  6.1.3. Campo eléctrico y flujo eléctrico  6.1.4. Potencial eléctrico y energía potencial  6.1.5. Capacitancia y energía almacenada en un condensador  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. La ley de Ohm y la resistencia eléctrica  6.2.2. Resistividad y dependencia de la temperatura  6.2.3. Leyes de Kirchhoff y análisis de circuitos  6.2.4. Potencia eléctrica y eficiencia  6.2.5. Combinación de resistencias  6.3. Magnetismo y electromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos y sus fuentes  6.3.2. Fuerza magnética sobre cargas en movimiento  6.3.3. Inducción electromagnética  6.3.4. Leyes de Faraday y Lenz  6.3.5. Inductancia y Transformador  6.3.6. Corriente alterna y sus aplicaciones
  7. Óptica  7.1. Reflexión y Refracción  7.1.1. leyes de reflexión y refracción  7.1.2. Espejos y lentes  7.1.3. Reflexión interna total y fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferencia y Difracción  7.2.2. Experimento de la doble rendija de Young  7.2.3. Polarización de la luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efecto fotoeléctrico y la teoría de Einstein  8.1.2. Dualidad onda-partícula  8.1.3. El principio de incertidumbre de Heisenberg  8.1.4. Efecto Compton  8.2. Física Atómica y Nuclear  8.2.1. Modelo atómico y niveles de energía  8.2.2. Desintegración radiactiva y vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear
  9. Electrónica y Comunicación  9.1. Semiconductores  9.1.1. uniones pn y diodo  9.1.2. Transistores y compuertas lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados y Aplicaciones  9.2. Sistemas de comunicación  9.2.1. Conceptos básicos de la comunicación analógica y digital  9.2.2. Comunicación Inalámbrica y Óptica  9.2.3. Modulación y Demodulación

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Movimiento circular no uniforme


El movimiento circular no uniforme es un tema fascinante en el estudio de la dinámica y la mecánica. Mientras que en el movimiento circular uniforme un objeto se mueve en un camino circular con velocidad constante, el movimiento circular no uniforme ocurre cuando la velocidad del objeto cambia mientras viaja en un camino circular. Este cambio en la velocidad indica que hay un componente de aceleración tangencial actuando sobre el objeto además de la aceleración centrípeta que lo mantiene moviéndose en un círculo.

Conceptos clave

Movimiento circular

El movimiento circular se refiere al movimiento de un objeto a lo largo de la circunferencia de un círculo o rotación en un camino circular. Es importante entender que incluso en el movimiento circular uniforme, aunque la velocidad puede permanecer constante, la velocidad no es constante ya que la dirección del movimiento del objeto cambia constantemente.

Velocidad Aceleración

Movimiento circular uniforme vs. no uniforme

En el movimiento circular uniforme, el objeto se mueve a lo largo de un camino circular con velocidad constante. Un ejemplo es un coche viajando a una velocidad constante alrededor de una pista circular. Sin embargo, en el movimiento circular no uniforme, la velocidad del objeto varía en diferentes puntos a lo largo del camino circular. Imagina un carrusel que comienza lentamente, acelera y luego desacelera; este es un ejemplo de movimiento circular no uniforme.

Componentes del movimiento circular no uniforme

Para entender completamente el movimiento circular no uniforme es importante centrarse en dos componentes principales: la aceleración radial (o centrípeta) y la aceleración tangencial.

Aceleración centrípeta

La aceleración centrípeta es responsable de mantener el objeto moviéndose en un camino circular. Esta aceleración siempre se dirige hacia el centro del círculo. La representación matemática de la aceleración centrípeta (a_c) se da como:

a_c = v² / r

donde v es la velocidad tangencial del objeto, y r es el radio del círculo.

Aceleración tangencial

En el movimiento circular no uniforme, la velocidad tangencial no es constante. La aceleración tangencial describe la tasa de cambio de la velocidad del objeto a lo largo de un camino circular. Ocurre en la dirección del movimiento y puede aumentar o disminuir la velocidad del objeto. La fórmula para la aceleración tangencial (a_t) es:

a_t = Δv / Δt

Donde Δv es el cambio en la velocidad tangencial, y Δt es el cambio en el tiempo.

Velocidad tangencial Aceleración centrípeta

Aceleración pura

La aceleración neta de un objeto en movimiento circular no uniforme es la suma vectorial de la aceleración tangencial y la aceleración centrípeta. Estos dos componentes son perpendiculares entre sí. La magnitud de la aceleración neta se puede calcular usando el teorema de Pitágoras:

a_net = √(a_c² + a_t²)

Segunda ley de Newton en el movimiento circular no uniforme

La segunda ley de Newton, F = ma, juega un papel clave en el movimiento circular. Debe existir una fuerza neta actuando sobre un objeto para hacerlo acelerar. En el movimiento circular no uniforme, entran en juego dos fuerzas: la fuerza radial (centrípeta) y la fuerza tangencial.

La fuerza radial (fuerza centrípeta) mantiene el objeto en movimiento circular y se calcula de la siguiente manera:

F_c = m * a_c = m * (v² / r)

donde m es la masa del objeto.

La fuerza tangencial cambia la velocidad del objeto en un camino circular, lo cual se calcula como:

F_t = m * a_t

Aplicaciones y ejemplos

Movimiento de los planetas

Quizás el ejemplo más espectacular de movimiento circular no uniforme es el movimiento de los planetas alrededor del Sol. Los planetas se mueven en órbitas elípticas a diferentes velocidades. Debido a las fuerzas gravitacionales, la aceleración tangencial cambia su velocidad a medida que orbitan.

Vehículos en caminos sinuosos

Cuando un coche acelera o desacelera mientras gira, experimenta un movimiento circular desigual. Los conductores deben ajustar tanto la dirección (fuerza centrípeta) como el acelerador/freno (fuerza tangencial) apropiadamente para mantener el control sin derrapar.

Observación práctica

Atracciones de parque de atracciones

Un ejemplo común de movimiento circular no uniforme que se experimenta en la vida diaria es montar en un carrusel. A medida que el paseo comienza, acelera, y al detenerse, desacelera, provocando un cambio en los patrones de aceleración que afecta la forma en que los pasajeros sienten las fuerzas actuando sobre ellos.

Ruta del pasajero

Patrones meteorológicos

Los ciclones y anticiclones también siguen caminos circulares, pero sus patrones de movimiento difieren, influenciados por las condiciones atmosféricas. La aceleración tangencial involucrada es la que impulsa los sistemas meteorológicos en constante cambio en la Tierra.

Resumen conceptual y reflexiones adicionales

Al entender el movimiento circular no uniforme, uno puede obtener una comprensión más profunda de las fuerzas y aceleraciones que gobiernan el comportamiento de los objetos en caminos circulares con velocidades variables. Este tema está vinculado a muchos fenómenos observados en la naturaleza y en sistemas diseñados. Involucrarse con estos conceptos expande el horizonte para aplicaciones prácticas en el transporte, la física y diversos estudios científicos.

De hecho, las complejidades del movimiento circular no uniforme sugieren muchas oportunidades para una investigación más profunda. La próxima vez que montes en bicicleta en una curva, conduzcas un coche en una rotonda u observes un sistema de tormentas giratorio, recuerda estos principios básicos que explican la fascinante mecánica subyacente.


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Movimiento circular no uniforme

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