Etapa 3: Cinemática: Movimiento circular

Movimiento circular

Trayectoria descrita por un objeto en forma de curva o circunferencia, diferenciándose del movimiento rectilíneo.

Radio (r)

Distancia expresada en metros desde el centro hasta cualquier punto de la circunferencia.

Arco (s)

Magnitud lineal expresada en metros que recorre el objeto sobre la circunferencia.

Desplazamiento angular (0)

Ángulo de giro expresado en radianes que se genera respecto al centro.

metros (m)

Forma de expresar el radio.

metros (m)

Forma de expresar el arco.

radianes (rad)

Forma de expresar el desplazamiento angular.

Radián

Ángulo obtenido cuando la longitud del arco coincide exactamente con la longitud del radio.

0 = s / r

Fórmula para obtener el desplazamiento angular.

2 pi radianes

Valor de 360 grados a radianes.

57.3 grados

Valor de un radián a grados sexagesimales.

grados / 180 = radianes / pi

Fórmula para obtener grados o radianes.

2 pi rad

Valor en radianes equivalente a una vuelta completa (360°).

pi rad

Valor en radianes equivalente a media vuelta (180°).

pi/2 rad

Valor en radianes equivalente a un cuarto de vuelta (90°).

pi/3 rad

Valor en radianes equivalente a 60°.

pi/4 rad

Valor en radianes equivalente a 45°.

pi/6 rad

Valor en radianes equivalente a 30°.

Velocidad angular (w)

Magnitud física que expresa el ángulo en radianes barrido por un objeto en rotación por unidad de tiempo.

w

Variable física que representa el ritmo o frecuencia angular con la que gira un cuerpo alrededor de un eje.

rad/s

Unidad estándar del Sistema Internacional para medir la velocidad angular.

0_rad

Magnitud que representa el desplazamiento angular.

w = 0_rad / t

Fórmula para determinar la velocidad angular.

0_rad = wt

Fórmula despejada para determinar el desplazamiento angular con su velocidad angular y tiempo.

t = 0_rad / w

Fórmula despejada para determinar el tiempo con su velocidad angular y desplazamiento angular.

Segundos

Forma de medir el tiempo.

Velocidad lineal (v)

Magnitud física en metros sobre segundo que llevaría un punto del extremo si saliera disparado de forma tangente a la trayectoria circular.

v = wr

Fórmula de la velocidad tangencial.

w = v / r

Fórmula despejada para obtener la velocidad angular con la velocidad tangencial y el radio.

Todas tienen la misma velocidad angular

Fenómeno que ocurre en los problemas de velocidad tangencial y que causa que distintos puntos de un cuerpo tengan mismas cantidades de esta velocidad.

Cuanto más lejos está un punto del centro mayor es su velocidad tangencial

Fenómeno que ocurre en los problemas de velocidad tangencial y que causa que distintos puntos de un cuerpo tengan diferentes velocidades tangenciales.

Revolución

Magnitud que en el movimiento circular equivale exactamente a una vuelta o a un ciclo.

Frecuencia (f)

Magnitud física que mide el número de ciclos completados en una unidad de tiempo determinada.

f = # de revoluciones / tiempo

Expresión matemática utilizada para calcular la cantidad de giros completados por unidad temporal.

Revoluciones por minuto (rpm)

Unidad de frecuencia que expresa la frecuencia en un intervalo de un minuto.

Revoluciones por segundo (rps)

Unidad de frecuencia que expresa la frecuencia en un intervalo de un segundo.

Segundos a la menos uno (s^-1)

Unidad de frecuencia que expresa la frecuencia en un intervalo de un segundo, y es equivalente a Revoluciones por segundo (rps).

Hertz (Hz)

Unidad de medida de la frecuencia equivalente a un ciclo por segundo o al inverso de los segundos.

Período (T)

Magnitud que indica el tiempo exacto que tarda un objeto en completar una sola vuelta.

s / ciclo

Unidad fundamental en la que se expresa el período.

f = 1 / T

Relación matemática para calcular la frecuencia con el período.

T = 1 / f

Relación matemática para calcular el período con la frecuencia.

w = 2 pi f

Fórmula matemática utilizada para calcular la velocidad angular en los problemas de frecuencia y período.

Velocidad angular: rad/s, frecuencia: Hz o rev/s y período: s

Unidades de medida utilizadas en los problemas de velocidad angular, frecuencia y período.

Aceleración centrípeta (ac)

Magnitud orientada permanentemente hacia el centro de la trayectoria circular provocada por el cambio continuo en la dirección de la velocidad tangencial.

ac = v^2 / r

Fórmula para obtener la aceleración centrípeta con su velocidad tangencial y radio.

ac = w^2r

Fórmula para obtener la aceleración centrípeta con su velocidad angular y radio.

ac = m/s^2

Unidad de medida de la aceleración centrípeta.

v = m/s

Unidad de medida de la velocidad tangencial para los problemas de aceleración y fuerza centrípeta.

w = rad/s

Unidad de medida de la velocidad angular para los problemas de aceleración y fuerza centrípeta.

r = metros (m)

Unidad de medida del radio para los problemas de aceleración y fuerza centrípeta.

Fuerza centrípeta (Fc)

Fuerza neta dirigida hacia el centro basada en la segunda ley de Newton que retiene a un cuerpo en su trayectoria circular.

Fc = mac

Fórmula para obtener la fuerza centrípeta.

Newtons (N)

Unidad de medida en el Sistema Internacional utilizada para cuantificar la fuerza centrípeta.

m = kilogramos (kg)

Unidad de medida de la masa para los problemas de aceleración y fuerza centrípeta.

Momento de torsión (torque)

Efecto que produce una fuerza aplicada para hacer girar un objeto alrededor de un eje.

Torque o torca

Otros nombres que recibe el momento de torsión.

Brazo de potencia (r)

Distancia entre el punto donde se aplica una fuerza y el eje de rotación.

torque = F x r

Fórmula para calcular el momento de torsión cuando la fuerza se aplica a 90°.

torque = F x r x sen 0

Fórmula para calcular el momento de torsión cuando la fuerza forma un ángulo diferente de 90°.

torque

Símbolo que representa el momento de torsión en los problemas de dinámica rotacional.

F

Símbolo que representa la fuerza en los problemas de dinámica rotacional.

r

Símbolo que representa el brazo de potencia en los problemas de dinámica rotacional.

0

Símbolo del ángulo formado entre la fuerza aplicada y el brazo de potencia en los problemas de dinámica rotacional.

N*m

Unidad de medida utilizada para expresar el momento de torsión.

Newtons (N)

Unidad de medida de la fuerza en los problemas de dinámica rotacional.

Metros (m)

Unidad de medida del brazo de potencia en los problemas de dinámica rotacional.

90°

Ángulo que debe formar la fuerza con el brazo de potencia para utilizar la fórmula torque = F x r.

Momento de torsión positivo

Se produce cuando una fuerza hace girar un objeto en sentido contrario a las manecillas del reloj.

Momento de torsión negativo

Se produce cuando una fuerza hace girar un objeto a favor de las manecillas del reloj.

El vector velocidad y la aceleración son constantes y la posición es variable

En el movimiento circular uniforme, qué ocurre con los vectores de posición, velocidad y aceleración.

Periodo

Cómo se llama el tiempo que demora un objeto en completar una vuelta en un movimiento circular.

Radial hacia adentro

Hacia dónde se dirige la aceleración en un movimiento circular uniforme.

El esfuerzo de las llantas

Qué ayuda a disminuir el peralte de las carreteras.

9.42 m/s

Cuál es la velocidad de una persona situada a 3 m del centro de una plataforma giratoria con un periodo de 2 s.

Todas las personas tienen la misma velocidad angular, aunque estén a diferentes distancias del centro

Qué ocurre con la velocidad angular de las personas en una misma plataforma giratoria.

6.34 Hz

Cuál es la frecuencia de las ruedas de 50 cm de radio de un auto que viaja a 20 m/s.

Las dos por igual

Al girar el brazo extendido, qué parte tiene mayor velocidad angular: el codo o la mano.

El vector forma un ángulo de 90° con el radio de giro

Cómo se dibuja el vector velocidad en un movimiento circular uniforme.

Porque cambia la dirección del vector velocidad, aunque no cambie el sentido ni el módulo

Por qué existe aceleración en un movimiento circular uniforme.

Fuerza perpendicular al radio

En qué dirección debe aplicarse una fuerza para obtener un momento de torsión máximo en un carrusel.

Fuerza dirigida hacia el centro

En qué dirección debe aplicarse una fuerza para obtener un momento de torsión nulo en un carrusel.