componentes tangensial y normal
Las componentes rectangulares de la aceleración no tienen significado físico, pero si lo tienen las componentes de la aceleración en un nuevosistema de referencia formado por la tangente a la trayectoria y la normal a la misma.
Hallar las componentes tangencial y normal de la aceleración en un determinado instante es un simple problema degeometría, tal como se ve en la figura.
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Se dibujan los ejes horizontal X y vertical Y.
Se calculan las componentes rectangulares de la velocidad y de la aceleración en dicho instante. Serepresentan los vectores velocidad y aceleración en dicho sistema de referencia.
Se dibujan los nuevos ejes, la dirección tangencial es la misma que la dirección de la velocidad, la dirección normal esperpendicular a la dirección tangencial.
Con la regla y el cartabón se proyecta el vector aceleración sobre la dirección tangencial y sobre la dirección normal.
Se determina el ángulo θ entre el vectorvelocidad y el vector aceleración, y se calcula el valor numérico de dichas componentes: at=a cosθ y an=a sinθ
Ejemplo:
El vector velocidad del movimiento de una partícula viene dado porv=(3t-2)i+(6t2-5)j m/s. Calcular las componentes tangencial y normal de la aceleración en el instante t=2 s. Dibujar el vector velocidad, el vector aceleración y las componentes tangencial y normal en dichoinstante.
1. Dadas las componentes de la velocidad obtenemos las componentes de la aceleración
vx =3t-2 m/s, ax=3 m/s2
vy=6t2-5 m/s, ay=12t m/s2
2. Los valores de dichas componentes en el instantet=2 s son
vx =4 m/s, ax=3 m/s2
vy=19 m/s, ay=24 m/s2
3. Dibujamos el vector velocidad y el vector aceleración
4. Calculamos el módulo de la aceleración a y el ángulo θ que forman el vectorvelocidad y el vector aceleración.
θ=arctanayax−arctanvyvx=4.76ºa=a2x+a2y−−−−−−√=24.2
5. Se calculan las componentes tangencial y normal de la aceleración
at=a·cosθ =24.1 m/s2
an=a·sinθ=2.0 m/s2...
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