Calculadora de Movimiento Circular

Física General

Calcula variables del movimiento circular como fuerza centrípeta, aceleración y velocidad.

Ejemplos Prácticos

Explora escenarios del mundo real de cálculos de movimiento circular.

Fuerza Centrípeta de una Noria

Fuerza Centrípeta

Calcula la fuerza centrípeta sobre una persona de 60 kg que viaja en una noria con un radio de 15 metros a una velocidad de 5 m/s.

Masa: 60

Radio: 15

Velocidad: 5

Unidad de Masa: kg

Unidad de Radio: m

Unidad de Velocidad: m/s

Velocidad Orbital de un Satélite

Velocidad

Un satélite de 1000 kg experimenta una fuerza centrípeta de 3400 N orbitando la Tierra a un radio de 6600 km. Encuentra su velocidad.

Masa: 1000

Radio: 6600

Fuerza Centrípeta: 3400

Unidad de Masa: kg

Unidad de Radio: km

Unidad de Fuerza: N

Coche Girando una Esquina

Aceleración

Un coche está girando una esquina con un radio de 50 metros a una velocidad de 40 km/h. ¿Cuál es su aceleración centrípeta?

Radio: 50

Velocidad: 40

Unidad de Radio: m

Unidad de Velocidad: km/h

Radio del Lanzamiento de Martillo

Radio

Un atleta gira un martillo de 7.26 kg. Si la fuerza centrípeta es de 800 N y la velocidad del martillo es de 10 m/s, ¿cuál es el radio del círculo?

Masa: 7.26

Velocidad: 10

Fuerza Centrípeta: 800

Unidad de Masa: kg

Unidad de Velocidad: m/s

Unidad de Fuerza: N

Otros Títulos
Entendiendo la Calculadora de Movimiento Circular: Una Guía Completa
Una mirada profunda a los principios del movimiento circular y cómo aplicarlos.

1. Introducción al Movimiento Circular

  • ¿Qué es el Movimiento Circular?
  • Movimiento Circular Uniforme vs. No Uniforme
  • Terminología Clave
El movimiento circular es el movimiento de un objeto a lo largo de la circunferencia de un círculo o rotación a lo largo de una trayectoria circular. Puede ser uniforme, con una tasa angular constante de rotación y velocidad constante, o no uniforme, con una tasa de rotación cambiante. Este concepto es fundamental en física e ingeniería, describiendo todo desde órbitas planetarias hasta la operación de una centrífuga.
Terminología Clave
Radio (r): La distancia desde el centro del círculo hasta el objeto.
Velocidad (v): La rapidez del objeto en una dirección dada (tangencial al círculo).
Velocidad Angular (ω): La tasa a la que el objeto rota, medida en radianes por segundo.
Período (T): El tiempo que toma para una revolución completa.
Frecuencia (f): El número de revoluciones por unidad de tiempo (f = 1/T).
Aceleración Centrípeta (ac): La aceleración dirigida hacia el centro del círculo que mantiene el objeto en su trayectoria.
Fuerza Centrípeta (Fc): La fuerza responsable de la aceleración centrípeta, dirigida hacia el centro.

2. Conceptos Clave y Fórmulas

  • Fórmula de Aceleración Centrípeta
  • Fórmula de Fuerza Centrípeta
  • Relaciones Entre Variables Lineales y Angulares
El comportamiento de un objeto en movimiento circular está gobernado por un conjunto de fórmulas matemáticas fundamentales que vinculan su masa, velocidad, radio y las fuerzas que actúan sobre él.
Fórmulas Principales
Aceleración Centrípeta: ac = v² / r = ω² * r
Fuerza Centrípeta: Fc = m ac = m v² / r = m ω² r
Velocidad: v = ω r = 2 π * r / T
Velocidad Angular: ω = v / r = 2 π f

3. Guía Paso a Paso para Usar la Calculadora

  • Seleccionando el Tipo de Cálculo
  • Ingresando tus Datos
  • Interpretando los Resultados
Nuestra calculadora simplifica problemas complejos de movimiento circular en unos pocos pasos fáciles.
1. Elige qué calcular: Usa el menú desplegable para seleccionar la variable que quieres encontrar (ej., Fuerza Centrípeta).
2. Ingresa los valores conocidos: Completa los campos de entrada requeridos que aparecen. Por ejemplo, para encontrar fuerza, necesitarás masa, velocidad y radio.
3. Selecciona unidades: Elige la unidad apropiada para cada valor de entrada desde los menús desplegables adyacentes.
4. Haz clic en 'Calcular': La calculadora proporcionará instantáneamente el resultado, junto con la fórmula utilizada para el cálculo.
5. Usa un ejemplo: Si no estás seguro, carga un ejemplo para ver cómo funciona la calculadora con datos prellenados.

4. Aplicaciones del Mundo Real del Movimiento Circular

  • Astronomía y Exploración Espacial
  • Ingeniería y Tecnología
  • Parques de Diversiones y Recreación
Los principios del movimiento circular son visibles a nuestro alrededor tanto en fenómenos naturales como en tecnología creada por el hombre.
Ejemplos de Aplicación
Satélites y Planetas: La gravedad proporciona la fuerza centrípeta que mantiene a los satélites en órbita alrededor de la Tierra y a los planetas alrededor del Sol.
Vehículos Girando: La fricción entre los neumáticos y la carretera proporciona la fuerza centrípeta necesaria para que un coche gire una esquina.
Centrífugas: Utilizadas en laboratorios para separar sustancias de diferentes densidades girándolas a altas velocidades.
Montañas Rusas: Los bucles y giros en una montaña rusa están diseñados usando los principios del movimiento circular para mantener a los pasajeros seguros en sus asientos.

5. Derivaciones Matemáticas y Temas Avanzados

  • Derivación de la Aceleración Centrípeta
  • Trabajo Realizado en Movimiento Circular Uniforme
  • Movimiento Circular No Uniforme
Para aquellos interesados en las matemáticas subyacentes, entender la derivación de estas fórmulas proporciona una comprensión más profunda.
Derivación de ac = v²/r
La derivación de la aceleración centrípeta involucra cálculo vectorial. Al considerar el cambio en el vector velocidad sobre un intervalo de tiempo infinitesimalmente pequeño dt, podemos mostrar a través del análisis geométrico de triángulos similares (formados por los vectores de posición y velocidad) que la magnitud de la aceleración es v²/r y su dirección es hacia el centro del círculo.
Trabajo Realizado
En movimiento circular uniforme, la fuerza centrípeta es siempre perpendicular a la dirección del movimiento (el vector velocidad). Dado que el trabajo realizado es el producto punto de fuerza y desplazamiento (W = F · d), y el ángulo entre ellos es de 90 grados, el trabajo realizado por la fuerza centrípeta es cero. Esto significa que la energía cinética del objeto permanece constante.