El documento describe el movimiento circular y circular uniforme. Explica conceptos como periodo, frecuencia, velocidad angular, velocidad tangencial y aceleración centrípeta. También analiza ejemplos de transmisión de movimiento en molinos de viento y resuelve ejercicios sobre estas características del movimiento circular.
2. SITUACIÓN
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. El movimiento circular uniforme está presente en multitud de situaciones de la
vida cotidiana: las manecillas de un reloj, las aspas de un aerogenerador, las ruedas, el plato de
un microondas, las fases de la Luna... En el movimiento circular uniforme (MCU) el móvil
describe una trayectoria circular con rapidez constante. Es decir, recorre arcos iguales en
tiempos iguales.
3. El movimiento circular en la naturaleza:
Molinos de viento. Un molino es un artefacto o máquina que sirve para moler.
Por extensión, el término molino se aplica vulgarmente a los mecanismos que
utilizan la fuerza de viento, agua o animal para mover otros artefactos, tales
como una bomba hidráulica o un generador eléctrico. El molino de viento clásico
consiste en una estructura de piedra de forma cilíndrica o troncocónica, de base
circular, en cuya parte superior hay unas aspas que transforman la energía del
viento en energía mecánica (movimiento). Esta parte superior (que además
sirve de cubierta) es un entramado de madera que gira sobre el tambor de
piedra para orientar las aspas según la dirección del viento, mediante un largo
madero (gobierno; a la derecha de la imagen) exterior al edificio, que se amarra
a unos hitos anclados al suelo. Las aspas mueven una rueda casi vertical
(catalina) que, mediante otro engranaje (linterna), trasmite el movimiento del eje
de las aspas a un eje vertical, que mueve la volandera. En la parte superior del
edificio, bajo la cubierta, hay unos ventanucos (que también se ven en la foto)
que servían para que el molinero supiera la dirección del viento y, en
consecuencia, pudiera orientar las aspas como mejor convenía con el gobierno.
Sobre las aspas se disponían unas lonas para recibir el viento, que se retiraban
cuando no era necesario el movimiento, con lo que se aumentaba la duración
de los mecanismos, que eran generalmente de madera y por lo tanto muy
propensos al desgaste. La utilidad de los mecanismos de los molinos de viento
para generar energía mecánica se ha aprovechado para otros usos, como sacar
agua o para producir energía eléctrica.
Antes
Ahora
4. MOVIMIENTO CIRCULAR
La trayectoria que describe el móvil es una circunferencia.
1. PERIODO (T): Es el tiempo que demora en dar
una vuelta completa.
UNIDAD: s
2. FRECUENCIA (f): Es el numero de vueltas en un
determinado tiempo.
UNIDAD: Hertz
OBS.
1RPS= 60RPM
1RPM= 60 RPH
1RPS= 3600RPH
5. 3. VELOCIDAD ANGULAR (w): Rapidez con la cual se barre un ángulo.
Recordar:
ω= 2π .f
Unidad: rad/s
4.VELOCIDAD TANGENCIAL (V): Rapidez que recorre una porción de
circunferencia.
Unidad: m/s
Recordar:
V= 2π .f .R
También:
V= ω .R
6. MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME
Recorren desplazamiento angulares en tiempos iguales.
La velocidad tangencial es constante.
La aceleración centrípeta es constante.
ECUACIÓN BÁSICA:
W= velocidad angular
Θ = ángulo barrido
T= tiempo
Recordar: En el MCU cambia la
dirección de la velocidad
V=Cte
También:
V= ω .R
7. VELOCIDAD TANGENCIAL ( v )
Es una magnitud que mide la rapidez con la cual un móvil
cambia su recorrido.
La dirección de esta velocidad es tangente a la curva.
9. ACELERACIÓN CENTRÍPETA
La única razón que justifica los cambios de
velocidad es la existencia de una aceleración. Sin
embargo, si sólo cambia la dirección de la velocidad
sin que altere su módulo, ello solo puede deberse a
un tipo especial de aceleración denominado
aceleración centrípeta.
10. Ejemplos:
1. El haz de luz de la pantalla de un radar posee una
velocidad de πrad/s . ¿Qué ángulo habrá girado en
un tiempo t=1/6s?
a) 45° b) 37° c) 30°
d) 60° e) 72°
3.- En la figura, el limpia parabrisas de un auto gira
uniformemente a razón de π/20 rad/s. Al cabo de
qué tiempo logra pasar de "A" hasta "B" .
a) 10 s b) 15 s c) 20 s
d) 30 s e) 40 s
2.- Un ventilador posee una frecuencia constante de 90
RPM. Determina el ángulo que gira en 2s.
a) 60 rad b) 30 rad c) 6 π rad
d) 30 π rad e) 20 π rad
4.- Determina la velocidad angular de la barra mostrada,
si ésta, para pasar de "A" hasta "B" emplea 5s. Dar la
respuesta en rad/min.
a) π/3 b) 2π/15 c) 4π
d) 6π e) 8π
11. 5.- En la figura, las partículas parten
simultáneamente con M.C.U. Si sus rapideces
angulares son π/10 y π/15 rad/s. ¿Al cabo de
qué tiempo se encontrarán por primera vez?
a) 12 s b) 4 s c) 5 s
d) 8 s e) 6 s
6.- Dos ruedas "r" y "2r" están unidas por una correa de
transmisión. La rueda pequeña gira a 8 rad/s. ¿Qué
rapidez angular tendrá la otra rueda?
a) 2 rad/s b) 4 rad/s c) 8 rad/s
d) 16 rad/s e) 24 rad/s
12. 7.- Si un móvil posee una velocidad lineal de 4 m/s,
determine la velocidad angular, siendo el radio 10m.
Rpta:______________
8.- Empleando una correa de transmisión hacemos girar
dos poleas, la menor de 12 cm de radio gira con
una velocidad angular de 18 rad/s, determine la
velocidad angular de la polea mayor de radio 16
cm?
Rpta:______________
9.Una polea de radio 0.5m esta girando a la velocidad
angular de 120RPM, entonces la velocidad lineal de
un punto periférico de la polea es igual a:
Rpta:______________
10. Una rueda de 50cm de diámetro describe un arco
de 78.5cm en un segundo. ¿Cuál es su frecuencia
en RPM?
Rpta:______________