Movimiento de Rotación

Movimiento de Rotación

1. Movimiento circular

   • Es el que recorre una partícula o cuerpo por una circunferencia.
   • Tiene un eje y todos los puntos por los que pasa la partícula se encuentran a una distancia constante (r) del eje.
   • Tipos
     • Movimiento circular uniforme
       • Es el movimiento que describe una partícula cuando da vueltas sobre un eje estando siempre a la misma distancia (r) del mismo y desplazándose a una velocidad constante.
     • Movimiento circular uniformemente acelerado
       • Se presenta cuando una partícula o cuerpo sólido describe una trayectoria circular aumentando o disminuyendo la velocidad de forma constante en cada unidad de tiempo. Es decir, la partícula se mueve con aceleración constante.

2. Velocidad Angular (ω)

   • Es el arco recorrido (θ), expresado en radianes por unidad de tiempo.
   • En el movimiento circular uniforme se puede calcular a partir del período o la frecuencia, ya que el período y la frecuencia son constantes.
   • En el movimiento circular uniformemente acelerado aumenta o disminuye linealmente cuando pasa una unidad del tiempo. Por lo tanto, podemos calcular la velocidad angular en el instante t como

3. Aceleración y fuerza

   • Centrípeta
     • Es la atracción de un objeto que gira circularmente entorno a un eje o un centro hacia ese centro. La fuerza centrípeta siempre actúa de forma perpendicular a la dirección del movimiento.
   • Centrífuga
     • Cuando un objeto es sometido a un movimiento circular parece que ese objeto esté intentando escapar y alejarse del centro del movimiento.
       • Al ser una fuerza ficticia no tiene fórmula.

4. Gravedad simulada

   • La gravedad simulada es la simulación del tirón gravitatorio conseguida mediante la rotación constante, a una velocidad angular apropiada donde la fuerza centrifuga simula la gravedad. La dirección hacia abajo de la gravedad es reemplazada en un movimiento circular por radial hacia afuera, alejándose del centro de la circunferencia.

5. Aceleración Angular (α)

   • Es la variación que experimenta la velocidad angular (ω) respecto al tiempo. La aceleración angular en el instante (t0) es:
   • Se expresa en radianes/segundo2 (rad/s2).

6. Mecánica celeste

   • Es una rama de la astronomía y la mecánica que tiene por objeto el estudio de los movimientos de los cuerpos en virtud de los efectos gravitatorios que ejercen sobre él otros cuerpos celestes.
   • Estudia el movimiento de dos cuerpos, conocido como problema de Kepler, el movimiento de los planetas alrededor del Sol, de sus satélites y el cálculo de las órbitas de cometas y asteroides.

7. Leyes de Kepler

   • Ley de las Órbitas
     • Los planetas giran alrededor del Sol siguiendo una trayectoria elíptica. El Sol se sitúa en uno de los focos de la elipse.
   • Ley de las Áreas
     • La recta que une el planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales. Da información sobre la velocidad a la que se desplaza el planeta.
       • Para que esto se cumpla, la velocidad del planeta debe aumentar a medida que se acerque al Sol. Esto sugiere la presencia de una fuerza que permite al Sol atraer los planetas.
   • Ley de los Períodos
     • Relaciona los periodos de los planetas, es decir, lo que tardan en completar una vuelta alrededor del Sol, con sus radios medios.
       • Para un planeta dado, el cuadrado de su periodo orbital es proporcional al cubo de su distancia media al Sol

8. Ley de Gravitación Universal

   • Describe la interacción gravitatoria entre distintos cuerpos con masa. La fuerza con que se atraen dos cuerpos de diferente masa únicamente depende del valor de sus masas y del cuadrado de la distancia que los separa
   • Predice que la fuerza ejercida entre dos cuerpos de masas M1 y M2 separados una distancia es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.

9. Valor de la constante de gravitación universal

   • Determina la intensidad de la fuerza de atracción gravitatoria entre los cuerpos. Se denota por G.
   • Su valor aproximado es

10. Rotación de cuerpos sólidos

    • Si en un cuerpo extenso se considera que las partículas que lo constituyen conservan en todo momento posiciones relativas fijas, el sistema resultante se denomina sólido rígido. En este sistema la velocidad angular de todas sus partículas es la misma, con independencia del eje de giro.
    • Como la velocidad angular de giro de un sólido rígido es idéntica para todas sus partículas constituyentes, el momento angular del sólido vendrá dado por la expresión:

11. Torque

    • Es una magnitud vectorial que mide la capacidad que posee una fuerza para alterar la velocidad de giro de un cuerpo. Su módulo se obtiene por medio de la siguiente expresión:

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