Fórmulas, simulador de rotación con velocidad angular y fuerza centrípeta, ejemplos resueltos y ejercicios de nivel básico y avanzado.
Es el movimiento de un objeto que da vueltas a velocidad constante alrededor de un centro fijo — como las agujas de un reloj o un caballito de calesita. La velocidad angular (qué tan rápido gira) no cambia, aunque la dirección del movimiento sí cambia todo el tiempo.
Con el mismo período (misma velocidad angular ω), un punto más lejos del centro viaja más rápido en línea recta — porque tiene que recorrer una circunferencia más grande en el mismo tiempo.
Con los valores de arriba, mira el objeto dar vueltas al ritmo real calculado.
Un caballito de calesita da una vuelta completa cada 4 s, a 2 m del centro. ¿Cuál es su velocidad tangencial?
1Datos
2Fórmula utilizada
Primero necesito la velocidad angular, y con eso calculo la tangencial:
3Resolución
4Respuesta
El caballito se mueve a v = 3.14 m/s
ω (angular) es la misma para todo el disco, sin importar la distancia al centro. v (tangencial) sí cambia según el radio — son magnitudes distintas, con unidades distintas (rad/s vs m/s).
Una vuelta completa equivale a 2π radianes, no a 1 — si te olvidás del 2π, el resultado da muchísimo más chico de lo real.
La fórmula pide el radio (distancia al centro), no el diámetro (distancia de un extremo al otro) — si el problema da el diámetro, hay que dividirlo por 2 primero.
Para que algo se mueva en círculo, necesita una fuerza constante empujándolo hacia el centro — sin esa fuerza, seguiría en línea recta (por la inercia). Esta fuerza no cambia la velocidad del objeto, solo su dirección.
Ejemplos de qué hace de fuerza centrípeta: la tensión de una cuerda al hacer girar una piedra, la fricción de los neumáticos en una curva, o la gravedad manteniendo a la Luna en órbita.
Haces girar una piedra de 0.5 kg atada a una cuerda de 1 m, a 4 m/s. ¿Qué tensión soporta la cuerda?
Fc = 0.5×4² / 1 = 0.5×16/1 = 8 N
Esa es la tensión mínima que necesita la cuerda para no romperse y mantener la piedra en su órbita circular.
"Uniforme" se refiere a que la rapidez (el valor numérico de la velocidad) es constante — lo que cambia es solo la dirección. Por eso, aunque la rapidez no cambia, sí hay aceleración (la centrípeta), porque la dirección del vector velocidad cambia todo el tiempo.
No. La centrípeta es real y apunta hacia el centro (la que efectivamente causa el giro). La "centrífuga" que sientes empujándote hacia afuera en una curva es una fuerza aparente, producto de tu propia inercia resistiéndose al giro — no es una fuerza real actuando sobre ti.
Para que parte de la fuerza centrípeta la aporte la normal de la pista (inclinada) además de la fricción, permitiendo tomar la curva a mayor velocidad sin derrapar.