Tippens_fisica_7e_diapositivas_10

Capítulo 10. Movimiento circular
uniforme
Presentación PowerPoint de

Paul E. Tippens, Profesor de Física
Southern Polytechnic State
University
© 2007

Aceleración centrípeta
Fuerzas
centrípetas
mantienen la
trayectoria
circular de
estos niños.

Objetivos: Después de
completar este módulo,
deberá:

• Aplicar sus conocimientos sobre aceleración y
fuerza centrípeta en la solución de problemas
demovimiento circular.
• Definir y aplicar los conceptos de frecuencia y
periodo, y relacionarlos con la velocidad
lineal.
• Solucionar problemas de ángulos de peralte,
péndulo cónico y círculo vertical.

Movimiento circular
uniforme
Movimiento circular uniforme se realiza
en trayectoria circular sin cambio en la
velocidad, sólo cambia la dirección.
Fc

v

Velocidad
constante tangente
a latrayectoria
Fuerza constante
hacia el centro.

Pregunta: ¿alguna fuerza empuja hacia afuera al
balón?

Movimiento circular uniforme
(cont.)
La pregunta sobre la fuerza hacia afuera se
resuelve al observar lo que sucede ¡cuando
se rompe la cuerda! El balón se mueve
tangente a la
trayectoria, NO
v
hacia afuera, como
se esperaba.

Cuando la fuerza central
desaparece, el balón continúa en
línea recta.

Lafuerza centrípeta es necesaria para cambiar
de dirección

Ejemplos de fuerza
centrípeta

Usted
Usted se
se encuentra
encuentra sentado
sentado
cerca
cerca de
de la
la puerta.
puerta. ¿¿Cuál
Cuál es
es la
la

dirección
dirección de
de las
las fuerzas
fuerzas
resultantes
resultantes sobre
sobre usted
usted al
al virar
virar??

¿Es
¿Es alejado
alejado del
del centro
centro oo hacia
hacia
el
el centrocentro de
de la
la vuelta?
vuelta?
• El carro vira en
una curva.

Fc

La fuerza SOBRE usted es hacia
el centro.

Continuación del ejemplo
Reacción

Fc

F’

La fuerza
centrípeta es
ejercida POR la
puerta SOBRE
usted. (hacia el
centro)

Hay
Hay una
una fuerza
fuerza hacia
hacia el
el exterior,
exterior, pero
pero no
no
actúa
actúa SOBRE
SOBRE usted.
usted. Es
Es la
la fuerza
fuerza de
de
reacciónreacción ejercida
ejercida POR
POR usted
usted SOBRE
SOBRE la
la
puerta.
puerta. Sólo
Sólo afecta
afecta la
la puerta.
puerta.

Otro ejemplo
Empuje sobre
el muro.

R

Fc

¿Qué fuerzas centrípetas se
ejercen en este ejemplo y sobre
qué actúan?
La
La fuerza
fuerza centrípeta
centrípeta es
es ejercida
ejercida POR
POR el
el
muro
muro SOBRE
SOBRE el
el hombre.
hombre. Una
Una fuerza
fuerza de
dereacción
reacción es
es ejercida
ejercida por
por el
el hombre
hombre
sobre
sobre el
el muro,
muro, pero
pero no
no determina
determina el
el
movimiento
movimiento de
de éste.
éste.

Ciclo de rotación en
lavadora
¿Cuánta agua circula
entre la ropa durante el
ciclo de lavado?
Piense antes de responder. . . ¿La fuerza
centrípeta hace circular el agua entre la
ropa?
NO.
NO. De
De hecho,
hecho, es
es lala FALTA
FALTA de
de esta
esta
fuerza
fuerza lo
lo que
que lleva
lleva aa la
la ropa
ropa hacia
hacia los
los
hoyos
hoyos de
de la
la pared
pared circular
circular de
de la
la
lavadora.
lavadora.

Aceleración
centrípeta
Tiene una
pelota en movimiento
con
velocidad constantev en un círculo
horizontal de radio R atada con una cuerda
a una pértiga al centro de una mesa.
n
(Suponga fricción cero.)
Fcv
R

W
Fuerza Fc y
aceleración ac
hacia el centro.
W=n

Aceleración central
Considere la velocidad inicial en A y la
velocidad final en B:
vf
vf B
- 
vo v
s v
vo
o
R
R
A

Aceleración (cont.)
ac =

Definición:

v

Triángulos
similares

ac =

v
t

v
=

vs
Rt

Aceleración
Aceleración
centrípeta:
centrípeta:

vf

v

=
=

- 
vo v

t
s

R

R

masa
m

vv

s v
o

R
2

v
ac  ;
R

mv
Fc mac 
R

2Ejemplo 1: Una piedra de 3-kg gira
en un círculo con radio de 5 m. Si la
velocidad constante es de 8 m/s,
2
¿cuál esvla aceleración vcentrípeta?
m=3
m

R

ac 

kg

R

R = 5 m; v = 8 m/s
2

(8 m/s)
2
ac 
 12.8 m/s
5m
22

mv
mv
FFcc 
ma
macc 

RR

F = (3 kg)(12.8
m/s2)
FFcc =
= 38.4
38.4 N
N

Ejemplo 2: Pedro patina a 15 m/s en un
círculo con radio de 30 m. El hielo
ejerce una fuerza...