En cinemática, el movimiento circular (también llamado movimiento circunferencial) es el que se basa en un eje de giro y radio constante, por lo cual la trayectoria es una circunferencia. Si además, la velocidad de giro es constante (giro ondulatorio), se produce el movimiento circular uniforme, que es un caso particular de movimiento circular, con radio, centro fijo y velocidad angular constante.
Trayectoria circular:
Un móvil puede moverse describiendo cualquier tipo de trayectoria. Por ejemplo, en una carretera un automóvil puede moverse describiendo una línea recta, pero cuando llega a una curva pronunciada, generalmente su trayectoria es un arco de circunferencia.
Para describir la distancia, la posición o el desplazamiento en un movimiento rectilíneo, utilizamos como unidad de medida el metro [m]; en cambio, en la descripción del movimiento circular usamos el metro como unidad de distancia o arco recorrido, y para determinar la posición y el desplazamiento utilizamos también una unidad angular, conocida como radián [rad].
Lo anterior se debe a que en el movimiento circular es fundamental la relación entre los tres elementos que se muestran en la Figura el arco recorrido (∆s), el radio de curvatura (r) y el ángulo descrito (∆θ).
La posición de un móvil en movimiento circunferencial queda definida por el ángulo descrito respecto a un eje de referencia. Este ángulo se mide en radianes.
En la figura se muestra que un móvil parte desde una posición angular Өi para después de un tiempo estar en la posición angular Өf ,por lo tanto podemos decir que se ha desplazado recorriendo cierto desplazamiento angular ∆θ y cierto arco de circunferencia.
Magnitudes vectoriales del M.C.U:
La rapidez angular podemos decir que, es la razón de cambio del desplazamiento, cuando el desplazamiento angular realizo en cierto tiempo. Ahora vamos a diferenciar que es la rapidez media angular y la velocidad angular. Como hemos aprendido cuando un cuerpo se mueve con velocidad constante, el módulo de ese vector es lo que llamamos rapidez, así podemos decir que cuando hablamos de la rapidez media angular, estamos refiriéndonos sólo al módulo, porque para hablar de velocidad debemos suponer que el intervalo de tiempo tiende a cero.
Por lo tanto, para el movimiento circular también se cumple que:
Las relaciones vectoriales entre la velocidad tangencia, el radio vector y la velocidad angular son:
Período: Se define como el tiempo que un sistema físico demora en completar un ciclo. Generalmente se usa el termino de periodo referido al tiempo que se demora una onda en hacer una oscilación, pero en M.C.U se entiende como el tiempo que demora en dar una vuelta un cuerpo.
El periodo se mide en unidades de tiempo y en el S.I en segundos.
Frecuencia:
La frecuencia está asociada a todo sistema físico que realiza movimientos periódicos. Por lo general está asociada a las ondas como la cantidad de ciclos en cierto intervalo de tiempo, en otros casos está asociada a los motores como una medida de las revoluciones (vueltas) que da en un determinado tiempo.
La frecuencia se mide en unidades de tiempo⁻¹, por ejemplo:
Hz = 1/s = s⁻¹ = r.p.s
1/min = min⁻¹ = r.p.m
1/hrs = hrs⁻¹ = r.p.h
Frecuencia y Período: Ambas variables son inversamente proporcional entre sí, cuando una de ellas aumenta la otra disminuye y la constante de proporcionalidad vale 1. En el caso del movimiento circular uniforme, como siempre demora el mismo tiempo en completar una vuelta, estaremos siempre trabajando con frecuencias y periodos constantes en el tiempo.
Frecuencia y Rapidez Angular:
Aceleración en M.R.U:Este movimiento se caracteriza por tener dos tipos de aceleración ,una constante en todo el recorrido (Aceleración tangencial) y otra que cambia en cada segmento del recorrido (Aceleración Radial).
LaMagnitud de la aceleraciónse obtiene calculando la raíz de la suma de las componentes al cuadrado de la aceleración.
Aceleración Radial (ar): Esta aceleración se mide en cada segmento de la trayectoria del cuerpo ya que representa la dirección del vector velocidad.
Aceleración tangencial (at): Representa el cambio en el modulo del vector velocidad , esta permanece constante todo el trayecto.
Análisis Dimensional: Dimensión : En física, se utiliza para referirse al tamaño o extensión de una propiedad física determinada. Conociendo esto, se puede definir que el análisis dimensional es un método físico que se utiliza para corroborar que las dimensiones de un sistema de ecuaciones estén correctas. Propiedades del análisis dimensional: Principio de homogeneidad dimensional: los términos en ambos lados de una ecuación deben tener las mismas dimensiones. L: Longitud. T: Tiempo. Términos adimensionales: los números, los ángulos, los logaritmos, las constantes numéricas y las funciones trigonométricas, se consideran como términos adimensionales porque no tienen dimensiones, para efecto de análisis dimensional se asume que es la unidad, ...
Lanzamiento de proyectil: Cualquier objeto que sea lanzado en el aire con una velocidad inicial de dirección arbitraria, se mueve describiendo una trayectoria curva en un plano. Un proyectil es un objeto al cual se ha comunicado una velocidad inicial y se ha dejado en libertad para que realice un movimiento bajo la acción de la gravedad. Los proyectiles que están cerca de la Tierra siguen una trayectoria curva muy simple que se conoce como parábola. Para describir el movimiento es útil separarlo en sus componentes horizontal y vertical. Por eso es importante explicar el movimiento de un proyectil como resultado de la superposición de un movimiento rectilíneo uniforme y uno uniformemente variado, es decir, Sus componentes en Y realizan un movimiento rectilíneo uniformemente variado (M.R.U.V), mientras sus componentes en X realizan un movimiento rectilí...
La rapidez angular podemos decir que, es la razón de cambio del desplazamiento, cuando el desplazamiento angular realizo en cierto tiempo. Ahora vamos a diferenciar que es la rapidez media angular y la velocidad angular. Como hemos aprendido cuando un cuerpo se mueve con velocidad constante, el módulo de ese vector es lo que llamamos rapidez, así podemos decir que cuando hablamos de la rapidez media angular, estamos refiriéndonos sólo al módulo, porque para hablar de velocidad debemos suponer que el intervalo de tiempo tiende a cero.
La frecuencia está asociada a todo sistema físico que realiza movimientos periódicos. Por lo general está asociada a las ondas como la cantidad de ciclos en cierto intervalo de tiempo, en otros casos está asociada a los motores como una medida de las revoluciones (vueltas) que da en un determinado tiempo.
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