CIENCIAS DEL MOVIMIENTO… Parte 4-A: Movimiento Circular
Hola queridos usuarios de la plataforma Hive, es un placer para mi estar por acá nuevamente desarrollando esta serie sobre movimiento, ya para el día de hoy subimos un nuevo nivel y es que dejamos atrás la cinemática rectilínea y comenzamos con los movimientos con trayectorias circulares.
Si recordamos o revisamos las publicaciones pasadas donde desarrollamos los movimientos cuya trayectoria es recta y parabólica, logramos explicar el comportamiento de cada uno con sus respectivos conceptos básicos y ejemplos físico-matemáticos. Ahora bien, incorporamos un nuevo tipo el movimiento circular, el cual es otro fenómeno muy presente en la cotidianidad, aunque no nos demos cuenta, lo vemos cuando vamos al parque de diversiones y nos subimos a la rueda de la fortuna o las sillas voladoras; al ver la hora de nuestro reloj ya que las manecillas realizan una trayectoria circular e incluso en las llantas o cauchos de una bicicleta o un carro, son ejemplos de este tipo de movimiento.
Por lo tanto, se puede decir que el movimiento circular es un caso especial de movimiento en un plano y el mismo se caracteriza porque la trayectoria que describe es una circunferencia. Es por ello que antes de comenzar con el desarrollo de este tema, recordemos, la definición de circunferencia, la cual Brett y Suárez (2000) nos dicen que “es el conjunto de puntos del plano equidistante de un punto llamado centro” y la cual posee los siguientes elementos.
- Centro: Es el punto justo en medio de la circunferencia, lo denotaremos con la letra O
- Radio: Es un segmento de recta que une el centro con cualquier punto de la circunferencia.
- Diámetro: Es un segmento de recta que une dos puntos de la circunferencia.
- Arco: Es la porción de la circunferencia determinada por dos puntos.
- Tangente: Es una recta que toca la circunferencia en un solo punto.
- Secante: Es una recta que corta la circunferencia en dos puntos.
- Angulo central: es todo ángulo que posee su vértice en el centro de la circunferencia
Una vez analizados los elementos de la circunferencia podemos comenzar con el estudio del movimiento circular primeramente abordaremos la posición angular, utilizando como referencia el plano de coordenadas cartesianas podemos decir que una partícula se puede ubicar en un punto a una distancia r y el ángulo θ es medido desde el eje x. La distancia es constante y el ángulo obtenido se le conoce como la posición angular.En el estudio del movimiento circular debemos expresar los ángulos en unidades de radianes, los cuales se definen por la razón entre el arco s y el radio r. Figueroa (2005) define radian como “El ángulo subtendido por un arco de longitud s de igual valor que el radio de la circunferencia” aspecto muy importante para la comprensión de este contenido.
Otros aspectos importantes sobre este tipo de movimiento, resulta conocer dos elementos nuevos los cuales son periodo y frecuencia. El tiempo que tarda una partícula en dar una vuelta completa es lo que se conoce como período, lo podemos ver en el movimiento de rotación de la tierra, la cual gira sobre su propio eje y tarda en dar la vuelta completa 1 día, es decir, 24 horas; el período de rotación de la aguja que marca las horas en un reloj es de 12 horas, ya que ese es el tiempo que tarda en dar una vuelta completa. Mientras que la frecuencia consiste en el número de vueltas que da un objeto en cierto intervalo de tiempo. Las mismas se pueden clcular haciendo uso de las siguietes ecuaciones:
Continuando con el análisis del movimiento circular, imaginemos una partícula que comienza a moverse con una trayectoria circular barriendo ángulos iguales en intervalos de tiempos iguales, describiendo así un movimiento circular uniforme y obteniendo una velocidad angular la cual es una magnitud que se obtiene por el cociente entre el ángulo descrito por el radio vector entre el tiempo empleado. Las unidades de la velocidad angular están relacionadas con el ángulo por lo que son radianes sobre segundo (rad/s).Si el ángulo barrido es igual a 2π, el tiempo que se emplea en el movimiento es un periodo y se puede describir con la siguiente relación:
Otro de los conceptos importantes de este tipo de movimiento es la velocidad lineal, la cual es tangencial a la trayectoria descrita por la partícula, es considerada la velocidad del móvil, lo que quiere decir que, para diferentes radios y la misma velocidad angular, la partícula se desplaza a diferentes velocidades tangenciales. A mayor radio y con el mismo número de vueltas, el objeto recorrerá una trayectoria mayor, por lo que su velocidad lineal también aumentará. Esta velocidad se mide en unidades de longitud sobre unidades de tiempo.
Por último, tenemos la aceleración que según el movimiento rectilíneo es el cambio de velocidad que experimenta un móvil con respecto al tiempo. En el movimiento circular uniforme el cambio que ocurre en la dirección del vector velocidad lineal, dicho cambio recibe el nombre de aceleración centrípeta, esta aceleración tiene la dirección del radio, el cual apunta siempre hacia adentro (centro) de la circunferencia, así que también se le puede nombrar aceleración radial, un elemento muy importante es que las direcciones de la velocidad lineal y la aceleración centrípeta siempre serán perpendiculares.
Ya para despedirme espero que el tema sea del agrado de los lectores y una vez más los invito a dejar sus comentarios, opiniones y aportes significativos que ayuden a la ampliación del tema y que genere un debate crítico y enriquecedor para la satisfactoria divulgación del conocimiento científico."La imaginación es más importante que el conocimiento. El conocimiento es limitado, la imaginación rodea el mundo". Albert Einstein
Referencias Brett, E & Suárez, W. (2000). Teoría y práctica de física. Caracas: Distribuidora escolar, S.A.
Figueroa, D. (2006). Cinemática. Caracas: Douglas Figueroa.
Figueroa, J. (2009). Física, Texto y problemario. Caracas: Ediciones CO-BO.
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La Física está presente en todo, sobre todo el movimiento circular. Seguramente sus estudiantes están encantados con su material. Esa frase de Einstein es una de las mejores.. Saludos!
Así es... Como su concepto lo dice es la ciencia encargada del estudiar los fenómenos naturales.
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Todos nosotros somos testigos del desarrollo de este tipo de movilidad ya que podríamos decir que forma parte intrínseca de nuestras más cotidianas de las actividades, implementado por nuestra naturaleza y por el hombre en sistemas diferentes sistemas mecánicos como los mostrados por ti en este maravilloso artículo.
Gracias por seguir compartiendo tan extraordinarios contenidos en la comunidad de stem-espenol, éxitos y muchas bendiciones.
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