Aceleración centrípeta
En un movimiento circular cualquiera, la aceleración puede tener una componente en dirección tangencial a la circunferencia y otra componente en dirección radial y dirigida hacia el centro de la trayectoria. A la primera se le llama aceleración tangencial y a la segunda, aceleración centrípeta.
La aceleración tangencial se manifiesta como un cambio en el módulo de la velocidad tangencial, mientras que la aceleración centrípeta aparece como un cambio en la dirección y sentido de la velocidad.
En un movimiento circular uniforme, debido a que el módulo de la velocidad tangencial es constante, solo existe una aceleración que cambia la dirección y el sentido de la velocidad, es decir, la aceleración centrípeta.
El cambio del vector velocidad tangencial apunta hacia el centro de curvatura, al igual que la aceleración centrípeta ac.
Si se considera el cambio de velocidad, ∆v = v f − vi , que experimenta un móvil en un pequeño intervalo de tiempo ∆t , se ve que ∆v es radial y está dirigido hacia el centro curvatura. La aceleración, por lo tanto, también tiene esa dirección y sentido, y por eso se denomina aceleración centrípeta.
Si consideramos un intervalo de tiempo muy pequeñísimo y considerando las relaciones geométricas de la figura anterior tenemos:
Como hemos aprendido, la aceleración es una consecuencia de la aplicación de una fuerza neta sobre el cuepor, por lo que la aceleración centrípeta tendrá la misma dirección y sentido que la fuerza centrípeta, bastará sólo con multiplicar la masa del cuerpo en cuestión por la aceleración.
F=ma
Fuerza centrífuga y centrípeta
Primero que todo no debe comfundirse con la aceleración centrífuga. La aceleración centrífuga es aquella que adquieren los cuerpos por causa del "efecto fuerza centrifuga". Antes que nada cabe aclarar que la fuerza centrífuga es una fuerza de inercia. Como toda fuerza de inercia resulta de describir el movimiento de una partícula o sistema de partículas desde un sistema de referencia no inercial. La fuerza centrífuga (F) no es una fuerza propiamente tal, sino que es producida por la inercia de los cuerpos al moverse en torno a un eje, pues estos tienden a seguir una trayectoria tangencial a la curva que describen. (Tomado de Wikipedia)
Fuerza Centrípeta
Fuerza Centrífuga
Como podemos observar la diferencia radica en la dirección que tienen ambas fuerzas y el sistema de referencia que se use. Si tomamos el centro de giro como sistema de referencia, tendremos que preguntarnos "quién o que sumoatoria de fuerza hace las veces de fuerza centrípeta" y si tomamos como sistema de referencia el cuerpo que está girando (sistema no inercial), nos preguntamos "qué sumatoria de fuerza equilibra la fuerza centrífuga que empuja hacia afuera".
Componente tangencial y normal de la aceleración
Ejemplo
El vector velocidad del movimiento de una partícula viene dado por v=(3t-2)i+(6t2-5)j m/s. Calcular las componentes tangencial y normal de la aceleración en el instante t=2 s. Dibujar el vector velocidad, el vector aceleración y las componentes tangencial y normal en dicho instante.
Encontramos las componentes de la velocidad, derivamos cada una y obtenemos las componentes de la aceleración:
