Diferencia entre revisiones de «Movimientos curvilíneo y circular»
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== Movimiento curvilíneo en dos dimensiones con aceleración constante ==
Si se define el '''vector posición''' de una particula que se mueve en el plano <math>xy</math>como <math>\vec{r}=x\widehat{i}+y\widehat{j}</math>
La '''velocidad instantánea''' de la partícula se puede obtener como <math>\vec{v}={d\vec{r} \over dt}={dx \over dt}\widehat{i}+{dy \over dt}\widehat{j}=v_x\widehat{i}+v_y\widehat{j}</math>
y la '''aceleración instantánea''' de la partícula como:
<math>\vec{a}={d\vec{v} \over dt}={dv_x \over dt}\widehat{i}+{dv_y \over dt}\widehat{j}=a_x\widehat{i}+a_y\widehat{j}</math>
Por lo tanto, las ecuaciones de la cinemática para dos dimensiones quedan expresadas como
<math>\vec{v}_f=\vec{v}_i+\vec{a}t</math>
<math>\vec{r}_f=\vec{r}_i+\vec{v}_it+{1 \over 2} \vec{a}t^2</math>
== Caso especial: Tiro parabólico ==
El movimiento parabólico de una partícula se va a analizar a partir de dos suposiciones:
1. La aceleración de caída libre es constante en el intervalo de movimiento y se dirige hacia abajo.
2. El efecto de la resistencia del aire es despreciable.
* En la figura, se muestra la trayectoria parabólica de un proyectil que sale del origen con velocidad <math>\vec{v}_i</math>.
* El vector velocidad <math>\vec{v}</math>cambia con el tiempo tanto en magnitud como en dirección.
* Este cambio es el resultado de la aceleración en la dirección <math>y</math> negativa.
* La componente <math>x</math>de la velocidad permanece constante en el tiempo, porque no hay aceleración a lo largo de la dirección horizontal.
* La componente <math>y</math> de la velocidad es cero en el pico de la trayectoria.
Por ende, el movimiento parabólico es una composición de dos movimientos:
1. Movimiento de una partícula bajo velocidad constante en la dirección horizontal.
2. Movimiento de una partícula bajo aceleración constante (caída libre) en la dirección vertical.
Las ecuaciones de este movimiento en el eje <math>x</math>son:
<math>a_x=0</math>
<math>v_{xi}=v_i\cos\theta</math>
<math>x=x_i+v_{xi}t</math>
Las ecuaciones de este movimiento en el eje <math>y</math> son:
<math>a_y=-g\approx -9.8 \left [ \frac{m}{s^2} \right ]</math>
<math>v_{yi}=v_i\sin\theta</math>
<math>y_f=y_i+v_{yi}t+{1 \over 2}a_yt^2</math>
<math>v_{yf}=v_{yi}+a_yt</math>
<math>v^2_{yf}=v^2_{yi}+2a_y(y_f-y_i)</math>
Otras ecuaciones que surgen de las anteriores son:
<math>t_{vuelo}={2v_i\sin\theta \over g} </math>
<math>h_{max}={(v_i\sin\theta)^2 \over 2g} </math>
<math>x_{max}={v^2_i\sin 2\theta \over g} </math>
== Aceleración tangencial y radial en un movimiento circular ==
La componente de aceleración tangencial causa un cambio en la rapidez <math>v </math>de a partícula <math>a_t=\left \vert \frac{dv}{dt} \right \vert </math>
La aceleración radial o centrípeta surge de un cambio en dirección del vector velocidad tangencial
<math>a_r= -{v^2 \over r} </math>
La aceleración total <math>\vec{a}=\vec{a}_r+\vec{a}_t </math>
== Movimiento circular uniforme ==
Es el movimiento que describe una partícula cuando da vueltas sobre un eje estando siempre a la misma distancia <math>r </math>del mismo y desplazándose a una velocidad constante.
* Velocidad angular: Se puede calcular a partir del periodo o la frecuencia. <math>w={2\pi \over T}=2\pi f </math>. La velocidad angular en el MCU es constante.
* Velocidad tangencial: Se puede calcular a partir de la velocidad angular y el radio. <math>v=wr=2 \pi fr </math>
* Aceleración centrípeta: <math>a_c={v^2 \over r}=vw=w^2r </math>
* Aceleración angular y tangencial: En el MCU, tanto la aceleración angular como la aceleración tangencial son cero.
== Movimiento circular uniformemente acelerado ==
El movimiento circular uniformemente acelerado (MCUA) 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.
La aceleración angular se define como <math>\alpha={\Delta w \over \Delta t}={w_i-w_f \over t_i-t_f} </math>
Las ecuaciones cinemáticas de este movimiento son muy similares a las ecuaciones del MRUA, el desplazamiento de la partícula se calcula a partir del ángulo recorrido <math>\theta </math>
<math>\theta_f=\theta_i+w_it+{1\over 2} \alpha t^2 </math>
La velocidad angular se define como <math>w_f=w_i+\alpha t </math>
== Anexos ==
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