FUERZA CENTR PETA

FUERZA CENTRÍPETA
Bacca-Quintero,J , Brokate-Moreno,M ,Velasco-Rueda,S
Christian Sarmiento
Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander.

RESUMEN
En la práctica L5, “Fuerza centrípeta”, iniciamos con el reconocimiento de los distintos elementos que componían el aparato utilizado para llevar a cabo la experiencia, se tomaron las masas de los objetos utilizando la balanza yposteriormente se registraron debidamente en las tablas, después de llevar a cabo esto se procedió a realizar la primera parte de la práctica.
En primer lugar se calibraron tanto la base como la plataforma giratoria, hecho esto se procede a establecer una masa colgante constante, se lleva a cabo la experiencia variando el radio del objeto, una vez se establecían estas variables y se ubicaban correctamente cadauno de los componentes, se retiraba la masa colgante y se procedió a girar la plataforma hasta lograr que una velocidad constante en la que el resorte sostuviese el objeto, luego, se tomaron 3 tiempos cada uno con 3 revoluciones con el fin de establecer periodos experimentales; se repitió este procedimiento con 5 radios distintos y se registraron los datos en la tabla.
En la segunda parte de laexperiencia se mantuvo un radio constante y se colocaron 5 distintas masas colgantes durante esta parte de la práctica, llevando a cabo el mismo procedimiento anterior se tomaron los tiempos con el fin de establecer las fuerzas centrípetas respectivas.







MARCO TEORICO
Siempre que una masa puntual describe una trayectoria curva existe una fuerza actuando sobre ella, incluso aunque sea constanteel módulo de la velocidad. Esa fuerza es la que llamamos fuerza centrípeta, que quiere decir hacia el centro. Así, por ejemplo, si la masa puntual describe una circunferencia a velocidad constante, existe una fuerza que está actuando sobre ella y es responsable de que desvíe continuamente su dirección. Recordemos que la primera ley de Newton dice que todo cuerpo mantiene un estado de movimientorectilíneo y uniforme mientras no actúen sobre él fuerzas. Como el movimiento circular no es rectilíneo (aunque sí pueda ser uniforme en velocidad) vemos que tiene que existir una fuerza para no contradecir a Newton.
Para expresar con más precisión esta idea necesitamos recurrir al lenguaje de las matemáticas. Vamos a ver cómo podemos describir matemáticamente lo que está sucediendo. Para ellovamos a analizar la situación desde el punto de vista de la Cinemática, es decir, estudiando el movimiento por sí mismo, como relación matemática entre espacio y tiempo, sin entrar a considerar cuál es la causa de dicha relación.
En una trayectoria curva el vector velocidad tiene siempre dirección tangente a la trayectoria. Si llamamos al vector unitario con dirección tangente, entonces podemosescribir

Por su parte, como sabemos, el vector aceleración es la derivada temporal del
vector velocidad, es decir


Observemos detenidamente el último miembro de la igualdad. Vemos que la aceleración tiene dos componentes:
1. , que es una componente de dirección tangente a la trayectoria y que contabiliza la variación temporal del módulo del vector velocidad.
2. , que es una componente de direcciónsegún el vector y que contabiliza la variación temporal de la dirección del vector velocidad.

Como es un vector unitario, su módulo es constante durante el movimiento, pero en cambio su dirección va variando continuamente y por ello su derivada temporal no es cero (sí que sería cero si el vector unitario fuera fijo, como sucede con los vectores unitarios de los ejes cartesianos )

Para aclararquién es hemos dibujado la figura 1, en la que una masa puntual se mueve en una trayectoria circular de radio r y centro en el punto O. Observemos que en un instante concreto pasa por el punto P1 y que un instante posterior pasa por el punto P2. Llamemos al tiempo transcurrido entre ambos instantes y llamemos al ángulo recorrido durante

En P1 el vector unitario tangente es 1 y en P2 es 2....