Dinámica Circular O Circunferencial

Jorge Mendoza Dueñas

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DINÁMICA CIRCULAR
CASOS COMUNES

Concepto
Es una parte de la mecánica que estudia las condiciones que deben cumplir una o más fuerzas que
actúan sobre un cuerpo, para que éste realice un
movimiento circular.

Analicemos el diagrama de cuerpo libre de un móvil en movimiento circular en cuatro posiciones:
A,B,C y D, luego determinemos la fuerza centrípeta
encada posición.

CENTRÍPETA
ACELERACIÓN CENTRÍPETA ( a C)
Es una magnitud vectorial que mide la rapidez con
la cual cambia de dirección el vector velocidad.

ac =

v2
R

La aceleración centrípeta se representa mediante
un vector dirigido hacia el centro del circulo.

CENTRÍPETA
FUERZA CENTRÍPETA

En el punto “A”:

Es la resultante de todas las fuerzas radiales que actúan sobreun cuerpo en movimiento circular y viene a ser la responsable de obligar a dicho cuerpo a
que su velocidad cambie contínuamente de dirección , dando origen a la aceleración centrípeta.
Fc = mac ¬

Fc = m

Fc = mg + TA

En el punto “B”: Fc = TB
En el punto “C”: Fc = TC − mg
En el punto “D”: Fc = TD − mgcos θ

2

v
R

Fuerza Centrípeta: Resultante de Fuerzas Radiales
La fuerzacentrípeta
no es una fuerza real
como el peso, reacción, tensión, etc., es
más bien una resultante de las fuerzas en
la dirección del radio
en cada instante. Siendo así, dicha fuerza se puede representar de la siguiente manera:
Fc = Σ fuerzas hacia el centro - Σ fuerzas hacia afuera

FUERZA CENTRÍFUGA
(SEUDO-FUERZA)
Esta “Fuerza” es mencionada en muchos libros,
pero realmente no existe.Muchas personas afirman que la fuerza centrífuga
existe en algunos casos y se manifiesta como la
reacción de la fuerza centrípeta (acción); sin embargo, todos sabemos que la tercera ley de Newton
(acción y reacción) sólo se cumple para fuerzas reales (peso , reacción, tensión, etc) y no para resultantes de varias fuerzas.
Muchos manifiestan que la fuerza centrípeta es la
que jala al cuerpohacia el centro del circulo y la
centrífuga es la que jala hacia fuera del círculo; en
realidad esto es falso.

Dinámica

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NOTA
Cuando se representa el diagrama de cuerpo libre, el lector no dibujará la fuerza centrípeta y menos aún
la “fuerza centrífuga”
.

ILUSTRACIONES

EXPERIENCIA: DINÁMICA CIRCULAR
OBJETIVO

NÚMERO DE ALUMNOS: Dos
PROCEDIMIENTO
1.-

Colocar losmateriales según la figura mostrada.

2.-

Colocar el borrador en la pared interna del cilindro, observar.

3.-

Activar el disco lentamente.

Demostrar que la fuerza centrípeta obliga a
un cuerpo a describir como trayectoria una
circunferencia.

MATERIAL A EMPLEARSE
− Un disco acoplado a un motor.
− Un medidor de frecuencia (R.P.M.)
− Un cilindro de aproximadamente 1 m de diámetro y unaaltura no mayor de 50 cm.
− Un borrador (determinar su peso en kg)

Jorge Mendoza Dueñas

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4.-

Colocar el borrador en la pared interna del cilindro, observar.

5.-

Si el borrador ha caído, aumentar la frecuencia del disco, para luego volver a colocar el
borrador en la posición mostrada.

6.-

Repetir el paso 5 hasta que el borrador no
caiga.

7.-

Conseguido elobjetivo, anotar la frecuencia
del disco (R.P.M.)

8.-

Repetir todo el proceso cuatro veces más.

5.-

6.-

PREGUNTAS
1.-

¿Será la fuerza centrípeta la reacción normal
que empuja al borrador hacia el eje del cilindro? Si - No.
¿Cuánto vale dicha fuerza centrípeta? (en términos de m = masa del borrador) recordar
2
Fc = mv /R.

7.-

Sabemos que la fuerza de rozamiento se calcula f =µN. Si el cilindro no gira, entonces no
hay fuerza centrípeta, luego la normal sería
cero (N = 0). ¿Hacia donde iría el borrador?,
¿Por qué? ¿Describiría una circunferencia
como trayectoria?

8.-

En el momento que el borrador no cae, a que
es igual la fuerza de rozamiento.

Completar la tabla
1° vez

2° vez 3° vez

4° vez

5° vez Promedio

f(RPM)
f(RPS)
ω = 2πf
(rad/s)
v...