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Preparando tu experiencia meskeIA
Observa en tiempo real cómo se mueve una partícula en trayectoria circular. Ajusta radio, velocidad angular y masa para ver los vectores de velocidad tangencial y aceleración centrípeta.
12 problemas con solución, siempre los mismos y en el mismo orden. Un profesor puede decir «resuelve los casos 3, 7 y 11» y corregir sin ambigüedad. Los deslizadores de arriba van de 0,1 en 0,1, así que sirven para ver cómo responde el movimiento, no para reproducir al decimal los datos de cada caso: estos se resuelven con las fórmulas y se corrigen contra el valor exacto.
Una piedra atada a una cuerda gira describiendo una circunferencia de 2 m de radio con una velocidad angular constante de 3 rad/s. ¿Cuál es su velocidad lineal?
El movimiento que describe desde los planetas hasta las lavadoras
El movimiento circular ocurre cuando un objeto sigue una trayectoria cerrada en forma de circunferencia. Incluso si la rapidez (módulo de la velocidad) no cambia, la dirección del vector velocidad cambia constantemente, lo que implica que siempre existe una aceleración.
Es un tema clásico de física en Bachillerato y EBAU (España) y en preparatoria, secundaria y educación media (Latinoamérica), y suele aparecer en los exámenes de admisión universitaria.
Esta aceleración, llamada aceleración centrípeta, siempre apunta hacia el centro de la circunferencia y es perpendicular a la velocidad. Por eso no modifica la rapidez (no hace trabajo), solo cambia la dirección del movimiento.
| Magnitud | MCU | MCNU |
|---|---|---|
| Velocidad lineal (v) | Constante | Varía con el tiempo |
| Velocidad angular (ω) | Constante | Varía (ω = ω₀ + α·t) |
| Aceleración centrípeta (a_c) | Constante (ω y r fijos) | Varía porque ω varía |
| Aceleración tangencial (a_t) | Nula (a_t = 0) | a_t = α · r ≠ 0 |
| Energía cinética | Constante | Aumenta o disminuye |
| Ejemplo real | Satélite en órbita circular estable | Ventilador acelerando al encenderse |
Un satélite en órbita circular experimenta MCU: la gravedad actúa como fuerza centrípeta. A mayor altitud, menor velocidad orbital necesaria. La ISS orbita a ~7,7 km/s.
Una microcentrífuga puede girar a 15.000 rpm (≈ 1.571 rad/s). La aceleración centrípeta alcanza miles de veces la g, separando componentes de diferente densidad.
Al tomar una curva, la fricción lateral actúa como fuerza centrípeta. Si v es demasiado alta para el radio de la curva, la fricción no es suficiente y el vehículo sale de la calzada.
El tambor gira en MCNU al inicio (α > 0) hasta alcanzar la velocidad nominal (MCU). La aceleración centrípeta lanza el agua fuera de la ropa hacia los orificios del tambor.
ω vs v: ω (rad/s) describe cuánto ángulo barre por segundo; v (m/s) es la rapidez con que se desplaza el punto. Relación: v = ω · r. A igual ω, los puntos más alejados del centro tienen mayor v.
Conversión rpm → rad/s: multiplica las rpm por 2π/60 (≈ 0,1047). Ejemplo: 1.500 rpm = 1.500 × 2π/60 ≈ 157 rad/s.
a_c crece con ω²: si duplicas ω, la aceleración centrípeta se cuadruplica. Por eso los motores rápidos necesitan piezas mucho más robustas.
T y f son inversos: si el período es 0,5 s, la frecuencia es 2 Hz (2 vueltas por segundo). No confundir f (Hz) con ω (rad/s): ω = 2π·f.