Fuerza Centrípeta
Hasta ahora hemos hablado acerca de la rapidez angular, rapidez tangencial y la aceleración centrípeta. Como mencioné en la segunda ley de Newton del movimiento, si hay una fuerza neta que nuestra masa tiene una aceleración. En este caso nos encontramos con la primera aceleración, así que si hay aceleración entonces podemos decir que debe haber también una fuerza neta que causa que la aceleración. La dirección de esta fuerza neta es igual a la dirección de la aceleración que está hacia el centro. Mira la foto, ya que muestra las direcciones de la fuerza y la aceleración de un objeto haciendo movimientos circulares en sentido vertical. No te olvides! Dirección de la aceleración y la fuerza es siempre el mismo.
De la segunda ley de Newton del movimiento;
F = ma, donde, m es la masa del objeto,
Fc=-m4π²r/T² o r es el radio del círculo, es T el período, V es la velocidad tangencial
Fc=mv²/r
Mira los ejemplos de la fuerza centrípeta.
Primera imagen muestra el movimiento de una piedra atada con una cuerda haciendo movimientos circulares. T representa la tensión de la cuerda hacia el centro. En este caso, la fuerza centrípeta es igual a la tensión en la cuerda. En la segunda imagen, un coche tiene un movimiento circular. Fuerza ejercida por la fricción de los niveles del coche hace que sea hacer un movimiento circular. Única fuerza hacia el centro es la fuerza de fricción. Por lo tanto, en este caso nuestra fuerza centrípeta se convierte en la fuerza de fricción. Podemos aumentar el número de ejemplos. Por ejemplo, las fuerzas eléctricas o fuerza gravitacional hacia el centro puede ser la fuerza centrípeta de ese sistema.
Ejemplo: dos objetos A y B de movimiento circular con rapidez constante tangencial. Un objeto tiene una masa 2m y radio R y el objeto B tiene una masa de 3 metros y un radio 2R. Si las fuerzas centrípetas de estos objetos son los mismos que encontrar la razón de la rapidez tangencial de estos objetos.
Ejemplo: Un coche hace un giro en una curva de radio con 8m. Si el auto no se desliza encontrar la velocidad tangencial de la misma. (Coeficiente de fricción entre la carretera y los niveles del auto = 0,2 y g = 10 m/s²)
Movimiento circular sobre planos inclinados
Examinamos esta cuestión con un ejemplo. Mira la imagen dada y analizar las fuerzas que aparece en la imagen.
Como se puede ver en la imagen dada anteriormente, que mostró las fuerzas que actúan sobre el coche. Por tener a su vez a salvo en la curva el coche debe tener el valor dado por encima del cual es el límite superior. También puede tener menos rapidez que la indicada anteriormente. Si queremos aumentar la rapidez de la vuelta hay que aumentar la pendiente de la carretera.
Ejemplo: coches con 1500 kg de masa hace un giro en el camino con radio de 150 metros y pendiente de 20 º. ¿Cuál es la rapidez máxima que el coche puede tener mientras se gira para un viaje seguro?
