Movimiento en una circunferencia vertical (qué es y ejemplos)

¿Que es el Movimiento en una circunferencia vertical?

Los movimientos están a nuestro alrededor de forma constante, los realizamos sin tan siquiera darnos cuenta de esa acción. Sin embargo, no todo es tan simple como pasar un objeto de un lado a otro. Detrás de este acontecimiento tan normal existe toda una ciencia que nos explica cómo es que esto puede ocurrir. En ella se explican todos los movimientos de una forma científica con el propósito de comprender y calcular los movimientos. 

En este momento hablaremos del movimiento en una circunferencia vertical. Este es un movimiento el cual cuenta con una característica que lo hace único y es que su velocidad centrípeta no se mantiene de forma constante. Estas variaciones se presentan debido al lugar o, mejor dicho, a la posición en la que el móvil se encuentre. Es decir que si el móvil se encuentra en un punto que se considera el más bajo en toda la órbita, entonces se dice que el cuerpo tiene una fuerza centrífuga. 

Es por eso que estando en este punto, se presenta una aceleración centrípeta que es mínima. Ahora, si se encontrara en lo que es la parte superior de toda la órbita, entonces el peso viene a ser una fuerza centrípeta. Además, en este último caso la aceleración, la cual es centrípeta, se encuentra en su máximo nivel. 

Ejemplos de ejercicios de movimientos en una circunferencia vertical

Para poder comprender un poco mejor este movimiento, presentamos a continuación algunos ejemplos de ejercicios con su solución explicada paso a paso. 

Entonces planteamos lo siguiente: En una esfera construida en metal se encuentra girando mientras permanece atada a lo que es una circunferencia vertical. Estudia el movimiento que está realizando. 

En este caso tenemos que las fuerzas que actúan vienen a ser el peso P que se encuentra apuntando en todo momento a lo que es el suelo de manera vertical y hacia abajo. Además también contamos con la fuerz que aporta la tensión de la cuerda T que, en este caso, siempre se encuentra apuntando a lo que es el centro de toda la trayectoria.

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Resolvemos de la siguiente manera 

Comenzamos tomando los dos ejes que en este caso son el eje X e cuál es la tangente de toda la trayectoria y la dirección que tiene a velocidad. Tomamos también el eje Y el cual se encuentra en la dirección perpendicular que tiene la tangente. Esto quiere decir que se encuentra según la misma dirección que tiene el radio de la circunferencia. 

Ahora procedemos a descomponer el peso tomando los ejes considerados. 

La componente P sen a: Equivale a la tangente de la trayectoria.

La componente P cos a: Es la que está orientada siguiendo la dirección que tiene el radio. 

Primera mitad del recorrido

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En el caso que tomemos en consideración la primera mitad que tiene todo el recorrido. Entonces podemos observar dos puntos importantes que son: 

  • El peso que se encuentra actuando según la dirección que toma la tangente, tiene una componente de un valor que es cero en su punto superior. Esta puede ir en aumento de su valor hasta que llega a su punto máximo ue es a = 90º. Luego de esto es que puede comenzar a bajar o disminuir hasta alcanzar nuevamente el valor de cero y se ubica en o que es la parte baja de toda la trayectoria. Además se encuentra apuntando al mismo sentido que lo hace la velocidad durante todo su trayecto. 
  • Además se observa que en el caso de la componente del peso que se encuentra actuando según lo que es la dirección del radio se encuentra apuntando hacia el centro. Esta tiene un valor que está en su punto máximo superior y va bajando hasta que alcanza el valor de cero que es cuando a = 90º. En este punto es cuando comienza a invertir su sentido, es decir que apunta a lo que es la parte exterior de toda la trayectoria. Además se observa también que comienza a subir con la idea de retomar su máximo valor en lo que es la parte inferior de toda la trayectoria. 
Segunda mitad del recorrido

Ahora, si consideramos la segunda mitad, entonces tomamos en cuenta lo siguiente: 

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  • Se observa que el peso que se encuentra actuando según lo que es la dirección que tiene la tangente le corresponde un valor igual a cero en su punto superior. Esta se encuentra subiendo hasta alcanzar el valor máximo que sería cuando a = 90º. Después de esto comienza a bajar llegando nuevamente a cero en lo que es la parte más baja de toda la trayectoria. En todo este trayecto se encuentra apuntando al mismo sentido que lo hace la velocidad. 
  • También podemos observar en esta segunda mitad, que el componente del peso que se encuentra actuando según la dirección que tiene el radio, va apuntando hacia e centro. En este caso se presenta con su máximo valor en su punto superior y luego disminuye hasta alcanzar otra vez el valor de cero. Esto sucede así cuando a = 90º. Es aquí cuando se observa que comienza a invertir totalmente su sentido, es decir, que ahora viene apuntando al exterior de toda la trayectoria. Además se nota que aumenta con la idea de retomar el valor máximo que alcanza cuando llega a la parte inferior de toda su trayectoria. 
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