Movimiento circular uniforme y la gravitación.

Movimiento circular uniforme y la gravitación

La figura 6.1 Este Gran Premio de Australia de Fórmula 1 coche de carreras se mueve en una trayectoria circular , ya que hace el giro. Sus ruedas también giran rápidamente , este último completando muchas revoluciones , la ex sólo una parte de un ( un arco circular). Los mismos principios físicos que están involucrados en cada uno. (Crédito : Richard Munckton )

Objetivos de aprendizaje

6.1. Ángulo de rotación y la velocidad angular

• Definir longitud de arco, ángulo de rotación, radio de curvatura y velocidad angular.

• Calcular la velocidad angular de un giro de la rueda del coche.

6.2. Aceleración centrípeta

• Establecer la expresión para la aceleración centrípeta.

• Explicar la centrífuga.

6.3. Fuerza centrípeta

• Calcular el coeficiente de fricción en un neumático de coche.

• Calcular la velocidad ideal y el ángulo de un coche en una curva.

6.4. Fuerzas ficticias y Marcos no inercial: La fuerza de Coriolis

• Discutir el sistema de referencia inercial.

• Discutir el marco no inercial de referencia.

• Describir los efectos de la fuerza de Coriolis.

6.5. Ley de la gravitación universal de Newton

• Explicar la fuerza gravitacional de la Tierra.

• Describir el efecto gravitacional de la Luna en la Tierra.

• Hablar de la ingravidez en el espacio.

• Examine el experimento de Cavendish

6.6. Las leyes de Kepler y satélites de: un argumento para Sencillez

• Las leyes del movimiento planetario de Kepler Estado.

• Deducir la ley de la tercera Kepler para órbitas circulares.

• Discutir el modelo ptolemaico del universo.

Introducción al movimiento circular uniforme y Gravitación

Muchos movimientos, como el arco de vuelo de un pájaro o trayectoria de la Tierra alrededor del Sol, son curvos. Recordemos que la primera ley de Newton nos dice que el movimiento es a lo largo de

una línea recta a velocidad constante a menos que exista una fuerza externa neta. Por lo tanto, vamos a estudiar no sólo el movimiento a lo largo de las curvas, sino también las fuerzas que

causar, incluyendo las fuerzas gravitacionales. En cierto modo, este capítulo es una continuación de la dinámica: las leyes del movimiento de Newton a medida que estudiamos más

aplicaciones de las leyes del movimiento de Newton.

Este capítulo trata de la forma más simple de movimiento curvo, el movimiento circular uniforme, el movimiento en una trayectoria circular a una velocidad constante. El estudio de este tema

ilustra la mayoría de los conceptos asociados con el movimiento de rotación y conduce al estudio de muchos de los nuevos temas que el grupo bajo el nombre de la rotación. Puro

movimiento de rotación se produce cuando los puntos de un objeto se mueva en trayectorias circulares centradas en un punto. movimiento de traslación pura es el movimiento sin rotación.

Un cierto movimiento combina ambos tipos, tales como un disco de hockey rotación moviéndose a lo largo de hielo.

6.1 Ángulo de rotación y la velocidad angular

En cinemática, se estudió el movimiento a lo largo de una línea recta e introdujimos conceptos tales como desplazamiento, velocidad y aceleración. Bidimensional Cinemática tratados con el movimiento en dos dimensiones. el movimiento de proyectiles es un caso especial de la cinemática de dos dimensiones en el que se proyecta el objeto

en el aire, mientras que ser sometido a la fuerza de la gravedad, y las tierras de una distancia de distancia. En este capítulo, consideramos situaciones en las que el objeto no lo hace

tierra, pero se mueve en una curva. Comenzamos el estudio del movimiento circular uniforme mediante la definición de dos magnitudes angulares necesarias para describir el movimiento de rotación.

Ángulo de rotación

Cuando los objetos giran alrededor de un eje, por ejemplo, cuando el CD (disco compacto) en la Figura 6.2 gira alrededor de su centro cada punto en el objeto

sigue un arco circular. Considere una línea desde el centro del CD a su borde. Cada hoyo se utiliza para grabar sonido a lo largo de esta línea se mueve a través de la misma

ángulo en la misma cantidad de tiempo. El ángulo de rotación es la cantidad de rotación y es análoga a la distancia lineal. Se define el ángulo de rotación Δθ

siendo la relación de la longitud del arco con el radio de curvatura:

Figura 6.2 Todos los puntos de un viaje de CD en arcos circulares . Los pozos a lo largo de una línea desde el centro a todo el borde mueven a través del mismo ángulo Δθ en un tiempo ? T . Figura

Figura 6.3 El radio de un círculo se hace girar a través de un ángulo Δθ . La longitud del arco ? S se describe en la circunferencia .

La longitud del arco ? S es la distancia recorrida a lo largo de una trayectoria circular como se muestra en la Figura 6.3 Nota que R es el radio de curvatura de la trayectoria circular.

Sabemos que para una revolución completa , la longitud del arco es la circunferencia de un círculo de radio r . La circunferencia de un círculo es 2pr . Así, para

una revolución completa el ángulo de rotación es

Este resultado es la base para definir las unidades utilizadas para medir ángulos de rotación , Δθ para ser radianes ( rad) , que se define de modo que

2π rad = 1 revolución. ( 6,3 )

Una comparación de algunos ángulos útiles expresadas en ambos grados y radianes se muestra en la Tabla 6.1 .

Tabla 6.1  Comparación de las Unidades Angulares

Medidas grado Radian Medida

Figura 6.4 Los puntos 1 y 2 giran a través del mismo ángulo ( Δθ ), pero punto 2 se mueve a través de una longitud mayor de arco ( ? S ), ya que está a una mayor distancia desde el centro de rotación ( r) .

 Si Δθ = 2π rad , a continuación, el CD ha hecho una revolución completa , y cada punto en el CD está de vuelta en su posición original . Debido a que hay 360º en un círculo o una revolución , la relación entre radianes y grados es, pues, 2π rad = 360º ( 6.4 ) así que eso 1 rad = 360º ( 6.5 ) 2π = 57.3º .

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