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Movimiento circular uniforme

Física

Conceptos clave

En el movimiento circular uniforme la rapidez es constante pero la velocidad cambia (cambia de dirección).
Como la velocidad cambia, hay aceleración: la centrípeta, dirigida al centro.
Esa aceleración la produce una fuerza centrípeta neta hacia el centro.
El periodo $v = \omega r$ es el tiempo de una vuelta completa.

Rapidez y periodo

Rapidez lineal: $v = \dfrac{2\pi r}{T}$ (una circunferencia por periodo).
Velocidad angular: $\omega = \dfrac{2\pi}{T}$ , y $v = \omega r$ .
$r$ es el radio de la trayectoria.

Aceleración centrípeta

Apunta siempre hacia el centro del círculo.
Se calcula: $a = \dfrac{v^2}{r} = \omega^2 r$ .
No cambia la rapidez, solo la dirección de la velocidad.

Fuerza centrípeta

Es la fuerza neta hacia el centro: $F = \dfrac{mv^2}{r} = m\omega^2 r$ .
No es una fuerza nueva: la aportan la tensión, el rozamiento, la gravedad, etc.
Sin ella, el cuerpo saldría por la tangente (línea recta).

Ejemplo resuelto

Problema: un coche de 800 kg toma una curva de 50 m de radio a 20 m s⁻¹. Halla la fuerza centrípeta.
$F = \dfrac{mv^2}{r} = \dfrac{800\times20^2}{50} = \dfrac{800\times400}{50}$ .
$F = \dfrac{320000}{50} = 6400\,\text{N}$ hacia el centro (la aporta el rozamiento).

En el examen IB

Error frecuente: hablar de "fuerza centrífuga hacia fuera"; la fuerza neta apunta hacia el centro.
La rapidez es constante, pero sí hay aceleración (cambia la dirección).
Identifica qué fuerza real hace de centrípeta (tensión, rozamiento, gravedad).
La velocidad es tangente a la circunferencia; la aceleración, perpendicular a ella.