MOVIMIENTO CIRCULAR

MOVIMIENTO CIRCULAR

1. FRECUENCIA

   • Definición: En física, la frecuencia es una magnitud que mide el número de repeticiones de un evento periódico en un intervalo de tiempo determinado. Específicamente, cuando hablamos de ondas, la frecuencia se refiere al número de ciclos completos (o repeticiones de la forma de onda) que ocurren por unidad de tiempo.
     • Unidades de Medida: La unidad de medida de la frecuencia en el Sistema Internacional (SI) es el hercio (Hz), donde 1 Hz equivale a un ciclo por segundo. Es decir: 1 Hz = 1 ciclo/segundo
       • FÓRMULAS: Frecuencia de una onda: F = 1 / T
         • Ejemplos: Sonido: Si un diapasón vibra 440 veces por segundo, la frecuencia del sonido producido es de 440 Hz. Este tono es conocido como "La" y es usado como referencia para afinar instrumentos musicales. Ondas Electromagnéticas: La frecuencia de las ondas de radio FM suele estar en el rango de 88 a 108 MHz. Por ejemplo, una emisora de radio que transmite a 101.1 MHz emite ondas electromagnéticas que completan 101.1 millones de ciclos por segundo.
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2. PERÍODO

   • Definición: El período es el tiempo que un sistema tarda en volver a su estado inicial después de completar un ciclo completo de movimiento.
     • Unidades de medida: El período se mide en segundos (s) en el Sistema Internacional de Unidades (SI).
       • FÓRMULAS:
         • Ejemplos: Péndulo simple: Si tienes un péndulo con una longitud de 1 metro, el período de oscilación del péndulo sería aproximadamente 𝑇 = 2 𝜋 1 9.81 ≈ 2.01   s T=2π 9.81 1 ​ ​ ≈2.01s. Frecuencia de una onda sonora: Si una onda sonora tiene una frecuencia de 440 Hz (un tono musical estándar), su período sería 𝑇 = 1 440 ≈ 0.00227   s T= 440 1 ​ ≈0.00227s.
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3. ACELERACIÓN CENTRÍPETA

   • Definición La aceleración centrípeta es la aceleración que actúa sobre un objeto en movimiento circular, dirigida siempre hacia el centro del círculo o trayecto curvo por el que se desplaza. Esta aceleración es responsable de cambiar la dirección de la velocidad del objeto, manteniéndolo en una trayectoria circular, aunque no cambia la magnitud de la velocidad del objeto (si el movimiento es uniforme).
     • Unidades de Medida La aceleración centrípeta se mide en metros por segundo al cuadrado (m/s²), que es la unidad estándar para cualquier tipo de aceleración en el Sistema Internacional de Unidades (SI).
       • FÓRMULAS
         • Ejemplos Un automóvil en una curva: Un coche que gira en una curva cerrada a una velocidad constante experimenta aceleración centrípeta. Por ejemplo, si un coche se mueve a 20 m/s en una curva con un radio de 50 metros, su aceleración centrípeta es: 𝑎 𝑐 = ( 20   m/s ) 2 50   m = 8   m/s 2 a c ​ = 50m (20m/s) 2 ​ =8m/s 2
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4. VELOCIDAD ANGULAR

   • Definición La velocidad angular ( 𝜔 ) es la cantidad que mide el ángulo que un objeto recorre por unidad de tiempo mientras se mueve a lo largo de una trayectoria circular. Es una magnitud vectorial, lo que significa que tiene tanto magnitud como dirección. La dirección de la velocidad angular se determina según la regla de la mano derecha: si los dedos de la mano derecha siguen el sentido del movimiento, el pulgar apuntará en la dirección de 𝜔.
     • Unidades de Medida Radianes por segundo (rad/s): Es la unidad del Sistema Internacional (SI) más comúnmente utilizada. Grados por segundo (°/s): También se usa, pero es menos común en el contexto científico. Revoluciones por minuto (RPM): Es otra unidad usada especialmente en el contexto de maquinaria y motores.
       • FÓRMULAS
         • Ejemplos Cinemática de un ventilador: Un ventilador que rota a 120 RPM tiene una velocidad angular: 𝜔 = 120  RPM × 2 𝜋  rad 60  s = 12.57  rad/s ω= 60 s 120 RPM×2π rad ​ =12.57 rad/s
           • Relación velocidad lineal y angular en una rueda de bicicleta: Si una rueda de bicicleta de radio 0.5 m gira a una velocidad angular de 2 rad/s, la velocidad lineal en el borde de la rueda es: 𝑣 = 𝜔 ⋅ 𝑟 = 2  rad/s × 0.5  m = 1  m/s v=ω⋅r=2 rad/s×0.5 m=1 m/s
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5. REVOLUCIONES POR MINUTO

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   • Definición: Las revoluciones por minuto (RPM) es una unidad de medida que describe la frecuencia de rotación de un objeto alrededor de un eje. Específicamente, indica cuántas vueltas completas (revoluciones) realiza un objeto por minuto. En el contexto del movimiento circular en física, las RPM son una medida de la velocidad angular de un objeto.
     • Unidades de Medida: Las revoluciones por minuto (RPM) se miden como vueltas por minuto (rpm), una unidad de frecuencia. También se pueden expresar en términos de la frecuencia angular (ω) en radianes por segundo (rad/s) usando la relación: 1 RPM= 60 2π ​  rad/s
       • FÓRMULAS
         • Ejemplo de un Motor: Si un motor gira a 3000 RPM, su velocidad angular se puede calcular de la siguiente manera: 𝜔 = 2 𝜋 × 3000 60 ≈ 314.16  rad/s ω= 60 2π×3000 ​ ≈314.16 rad/s
           • Ejemplo de una Rueda de Bicicleta: Si una rueda de bicicleta tiene un radio de 0.5 metros y gira a 60 RPM, la velocidad lineal en el borde de la rueda se calcula como: 𝜔 = 2 𝜋 × 60 60 = 6.28  rad/s ω= 60 2π×60 ​ =6.28 rad/s 𝑣 = 0.5 × 6.28 ≈ 3.14  m/s v=0.5×6.28≈3.14 m/s La rueda, por tanto, tiene una velocidad lineal de 3.14 m/s.

6. LONGITUD DE ARCO

   • Definición La longitud de arco se refiere a la distancia que recorre un punto a lo largo de una circunferencia. En el contexto del movimiento circular, se trata de la distancia real recorrida por un objeto que se mueve a lo largo de un camino circular.
     • Unidades de medida La longitud de arco se mide en unidades de longitud, comúnmente en metros (m) en el Sistema Internacional de Unidades (SI).
       • FÓRMULAS
         • Ejemplos Ejemplo 1: Supongamos que un objeto se mueve a lo largo de una circunferencia con un radio de 5 metros, y el ángulo barrido es de 𝜋 / 3 π/3 radianes. La longitud del arco recorrido sería: 𝑠 = 5   𝑚 ⋅ 𝜋 3 ≈ 5   𝑚 ⋅ 1.047   𝑟 𝑎 𝑑 ≈ 5.235   𝑚 s=5m⋅ 3 π ​ ≈5m⋅1.047rad≈5.235m
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7. ESPACIO ANGULAR

   • Definición Espacio angular (también conocido como desplazamiento angular) es el ángulo a través del cual un objeto gira alrededor de un eje. Es una medida de cuán lejos ha girado el objeto desde su posición inicial.
     • Unidades de Medida Radianes (rad): La unidad estándar del espacio angular en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Un radián es el ángulo subtendido en el centro de un círculo por un arco cuya longitud es igual al radio del círculo. Grados (°): Otra unidad comúnmente usada, aunque menos precisa en contextos científicos. Un círculo completo equivale a 360 grados, lo que es equivalente a 2𝜋 radianes.
       • FÓRMULAS
         • Ejemplo en Radios: Supón que una rueda de bicicleta de radio 0.5m gira y recorre un arco de 1m. El espacio angular θ sería: θ = 0.5m / 1m ​ = 2rad
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8. DIFERENCIA ENTRE VELOCIDAD TANGENCIAL Y VELOCIDAD ANGULAR

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   • Velocidad Tangencial: Es la velocidad en un punto a lo largo de una trayectoria circular, medida en m/s, y está relacionada con la velocidad angular mediante la fórmula 𝑣𝑡 = 𝜔 ⋅ 𝑟
     • Velocidad Angular: Es la rapidez con la que el ángulo cambia, medida en radianes por segundo (rad/s), y se refiere a la rotación total del objeto.

9. DIFERENCIA ENTRE ACELERACIÓN CENTRÍPETA Y ACELERACIÓN CENTRÍFUGA

   • La aceleración centrípeta es real y siempre está dirigida hacia el centro de la trayectoria circular, siendo responsable de mantener al objeto en esa trayectoria.
     • La aceleración centrífuga es una fuerza ficticia que parece actuar hacia afuera en un sistema de referencia no inercial (como el de un observador que gira junto con el objeto), pero en realidad no es una fuerza real.
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10. DIFERENCIA ENTRE MOVIMIENTO CIRCULAR Y UNIFORMEMENTE VARIADO

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    • La diferencia principal entre el movimiento circular uniforme (MCU) y el movimiento uniformemente variado (MUV) radica en la naturaleza y la constancia de la velocidad y la aceleración en cada tipo de movimiento.
      • En resumen, el MCU implica un cambio constante en la dirección de la velocidad con magnitud constante y una aceleración centrípeta constante, mientras que el MUV implica un cambio constante en la magnitud de la velocidad con una aceleración constante en dirección y magnitud.

11. KIMBERLY ELIZABETH TUM TIU - 5TO. CIENCIAS Y LETRAS

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