Cómo la aceleración centrípeta mantiene un objeto en movimiento en un círculo constante

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Por Steven Holzner

En física, cuando un objeto viaja en un movimiento circular uniforme, su velocidad es constante, lo que significa que la magnitud de la velocidad del objeto no cambia. Por lo tanto, la aceleración no puede tener ningún componente en la misma dirección que la velocidad; si lo tuviera, la magnitud de la velocidad cambiaría.

La velocidad cambia constantemente de dirección, pero no de magnitud, cuando un objeto está en movimiento circular.

Sin embargo, como muestra esta figura, la dirección de la velocidad cambia constantemente: siempre se dobla para que el objeto mantenga el movimiento en un círculo constante. Para que esto suceda, la aceleración centrípeta del objeto siempre está dirigida hacia el centro del círculo, perpendicular a la velocidad del objeto en cualquier momento. La aceleración cambia la dirección de la velocidad del objeto manteniendo constante la magnitud de la velocidad.

Una pelota de golf en una cuerda que viaja a velocidad constante.

En el ejemplo mostrado aquí, la cuerda ejerce una fuerza sobre la bola para mantenerla en movimiento en un círculo – una fuerza que proporciona la aceleración centrípeta de la bola. Para proporcionar esa fuerza, tienes que tirar constantemente de la pelota hacia el centro del círculo. (Imagínate cómo se siente, en cuanto a la fuerza, azotar un objeto con una cuerda.) Puedes ver el vector de aceleración centrípeta, ac, en la figura.

Si aceleras la bola hacia el centro del círculo para proporcionar la aceleración centrípeta, ¿por qué no golpea tu mano? La respuesta es que la bola ya se está moviendo a gran velocidad. La fuerza, y por lo tanto la aceleración, que usted proporciona siempre actúa en ángulo recto con respecto a la velocidad.

Siempre tienes que acelerar un objeto hacia el centro del círculo para mantenerlo en movimiento circular. Entonces, ¿puedes encontrar la magnitud de la aceleración que creas? Sin duda alguna. Si un objeto se está moviendo en movimiento circular uniforme a velocidad v y radio r, puedes encontrar la magnitud de la aceleración centrípeta con la siguiente ecuación:

Para un ejemplo práctico, imagina que estás conduciendo por curvas a alta velocidad. Para cualquier velocidad constante, se puede ver en la ecuación que la aceleración centrípeta es inversamente proporcional al radio de la curva. En otras palabras, en curvas más cerradas (a medida que el radio disminuye), se necesita una mayor aceleración centrípeta (proporcionada por la fricción entre los neumáticos y la carretera).

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