Concepto básico de la fuerza centrípeta - parte 2

Imaginemos que un cuerpo se mueve en una trayectoria circular. Hay una fuerza centrípeta trabajando en ese objeto. Una (mala) intuición común sería que dado que el cuerpo gira en un círculo, la fuerza centrípeta debe ser igual en todos los casos o de lo contrario no estará en un círculo perfecto. Pero sin embargo no es cierto ya que v puede ser diferente en metro v 2 r . ¿Por qué no es necesario que exista una fuerza centrípeta igual para un círculo completo? Pido perdón de antemano si esta pregunta es tonta y absurda.

porque v puede cambiar? Parece que has respondido tu propia pregunta. Por supuesto, normalmente cuando hablamos de movimiento circular, v no cambia.
Conceptos básicos de fuerza centrípeta- parte 1
No veo una pregunta aquí. Estás construyendo una intuición equivocada y la resuelves por ti mismo.
"v puede ser diferente" - ¿diferente de qué?

Respuestas (3)

Parece que está respondiendo a su propia pregunta: dado que la fuerza centrípeta depende de la velocidad tangencial, la fuerza (de reacción) cambiará para una masa que se mueve a una velocidad tangencial variable en el mismo círculo geométrico.

Un escenario típico es donde la masa es impulsada por algún tipo de motor, por ejemplo, cuando conduce un automóvil y desacelera mientras ya está en la curva (supuesto círculo perfecto). Desaceleras porque tu intuición te dice que esto disminuirá la fuerza centrípeta y evitará que te estrelles contra los campos.

Lo que puede estar causando su confusión es el hecho de que una masa libre de otra manera (es decir, excepto por la restricción circular), es decir, una que no tiene motor ni fricción ni gravedad tangencial al círculo, mantendrá su velocidad tangencial y por lo tanto, experimentará fuerza centrípeta constante.

Como usted mismo señala, la fuerza centrípeta cambia porque la velocidad lo hace. Puede parecer contradictorio ya que la mayoría de los ejemplos de movimiento circular uniforme v permanece constante. Una forma de entenderlo intuitivamente es mirar el movimiento circular vertical bajo una fuerza gravitatoria constante. En este caso | v | sigue aumentando a medida que la partícula desciende y ahora, si la fuerza centrípeta permaneciera constante, la partícula tendería a alejarse de la trayectoria circular. Por lo tanto, el movimiento circular requiere que la fuerza centrípeta cambie con la velocidad.

Creo que quieres decir eso |v| permanece constante (la magnitud de la velocidad). La velocidad es un vector y cambia constantemente de dirección en una trayectoria circular.
En un movimiento circular vertical, tanto la dirección de v como su magnitud cambian. La magnitud cambia porque la fuerza gravitacional está realizando trabajo.

Es importante darse cuenta de que la velocidad y las fuerzas son vectores; tienen una dirección. Para una fuerza centrípeta, por definición, la dirección de la fuerza es hacia el centro.

Ahora, supongamos que la velocidad es ortogonal a la fuerza. Eso significa que la aceleración también será ortogonal a la velocidad, y recuerde que la aceleración es la derivada (vectorial) de la velocidad. Por lo tanto, el cambio de velocidad es ortogonal a la dirección de esa velocidad.

Entonces, ¿por qué no puede cambiar la magnitud de la velocidad en una trayectoria circular? Porque hay cero fuerza y ​​cero aceleración a lo largo del camino.

Para órbitas elípticas, vemos que la velocidad cambia durante la mayor parte de su trayectoria, pero no en la apoapsis y periapsis (puntos más cercanos y más lejanos). Y eso es porque en esos puntos, y solo en esos puntos, la fuerza centrípeta es ortogonal a la órbita. Los cometas suelen seguir una trayectoria elíptica alrededor del sol.

Concepto básico de la fuerza centrípeta - parte 2
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