En problemas relacionados con el movimiento circular, con frecuencia descompone una fuerza en una fuerza radial, F_r, que apunta al centro de movimiento y una fuerza tangencial, F_t, que apunta perpendicular a F_r y tangencial a la circular camino. Dos ejemplos de estas fuerzas son las que se aplican a los objetos anclados en un punto y se mueven alrededor de una curva cuando hay fricción.
Objeto fijado en un punto

Use el hecho de que si un objeto está fijado. en un punto y aplicas una fuerza F a una distancia R del pin en un ángulo θ relativo a una línea al centro, luego F_r \u003d R ∙ cos (θ) y F_t \u003d F ∙ sin (θ).


Imagine que un mecánico está presionando el extremo de una llave con una fuerza de 20 Newtons. Desde la posición en la que está trabajando, debe aplicar la fuerza en un ángulo de 120 grados con respecto a la llave.


Calcule la fuerza tangencial. F_t \u003d 20 ∙ sen (120) \u003d 17.3 Newtons.

Torque


Usa el hecho de que cuando aplicas una fuerza a una distancia R desde donde se fija un objeto, el torque es igual a τ \u003d R ∙ F_t. Es posible que sepa por experiencia que cuanto más lejos del pasador empuje una palanca o una llave, más fácil será hacerla girar. Empujar a una distancia mayor del pasador significa que está aplicando un torque mayor.


Imagine que un mecánico está presionando el extremo de una llave dinamométrica de 0.3 metros de largo para aplicar 9 Newton-metros de torque.


Calcular la fuerza tangencial. F_t \u003d τ /R \u003d 9 Newton-metros /0.3 metros \u003d 30 Newtons.

Movimiento circular no uniforme


Use el hecho de que la única fuerza necesaria para mantener un objeto en El movimiento circular a una velocidad constante es una fuerza centrípeta, F_c, que apunta hacia el centro del círculo. Pero si la velocidad del objeto está cambiando, entonces también debe haber una fuerza en la dirección del movimiento, que es tangencial a la ruta. Un ejemplo de esto es la fuerza del motor de un automóvil que hace que se acelere al girar en una curva o la fuerza de fricción que lo frena para detenerse.


Imagine que un conductor quita el pie del acelerador y deja que un automóvil de 2.500 kilogramos se detenga a partir de una velocidad inicial de 15 metros /segundo mientras lo conduce alrededor de una curva circular con un radio de 25 metros. El automóvil recorre 30 metros y tarda 45 segundos en detenerse.


Calcule la aceleración del automóvil. La fórmula que incorpora la posición, x (t), en el tiempo t en función de la posición inicial, x (0), la velocidad inicial, v (0), y la aceleración, a, es x (t) - x ( 0) \u003d v (0) ∙ t + 1/2 ∙ a ∙ t ^ 2. Conecte x (t) - x (0) \u003d 30 metros, v (0) \u003d 15 metros por segundo yt \u003d 45 segundos y resuelva la aceleración tangencial: a_t \u003d –0.637 metros por segundo al cuadrado.


Use la segunda ley de Newton F \u003d m ∙ a para encontrar que la fricción debe haber aplicado una fuerza tangencial de F_t \u003d m ∙ a_t \u003d 2,500 × (–0,637) \u003d –1,593 Newtons.