Comprender el concepto
* inercia: Los objetos en movimiento tienden a mantenerse en movimiento en línea recta a una velocidad constante (primera ley de Newton).
* movimiento circular: Una partícula que se mueve en un círculo está cambiando constantemente de dirección, lo que significa que su velocidad está cambiando.
La información clave
Dado que la velocidad es un vector (magnitud y dirección), un cambio en la magnitud o la dirección significa que la partícula se está acelerando. Y la aceleración requiere una fuerza (la segunda ley de Newton:f =ma).
demostraciones
1. Considere el vector de velocidad:
* Imagine una partícula que se mueve en un círculo. Su vector de velocidad siempre es tangente al círculo.
* A medida que la partícula se mueve, la dirección del vector de velocidad cambia constantemente.
* Este cambio en la dirección indica aceleración.
2. Aceleración centrípeta:
* La aceleración de una partícula en el movimiento circular se llama aceleración centrípeta. Siempre se dirige hacia el centro del círculo.
* La magnitud de esta aceleración viene dada por:a =v^2/r (donde v es la velocidad y r es el radio del círculo).
3. Fuerza centripetal:
* Dado que la aceleración requiere una fuerza, debe haber una fuerza que actúe sobre la partícula, dirigida hacia el centro del círculo. Esta fuerza se llama fuerza centrípeta.
* La magnitud de la fuerza centripetal es:F =MA =MV^2/R
Ejemplos
* balanceando una pelota en una cuerda: La tensión en la cadena proporciona la fuerza centrípeta.
* Un auto que redondea una curva: La fricción entre los neumáticos y el camino proporciona la fuerza centrípeta.
* La tierra orbitando el sol: La fuerza gravitacional entre la tierra y el sol proporciona la fuerza centrípeta.
Conclusión
El hecho de que una partícula que se mueve en un círculo experimenta un cambio en la velocidad (específicamente, su dirección) implica directamente que una fuerza debe estar actuando sobre ella. Esta fuerza, dirigida hacia el centro del círculo, se llama fuerza centrípeta.
