Calcular el movimiento circular uniforme (MCU)
Escribe dos datos: el radio y cómo gira (rpm, frecuencia, periodo o velocidad angular), o el radio y la velocidad lineal. Se calculan todos los demás.
En resumen
En el movimiento circular uniforme, f = 1 / T, ω = 2π · f y la velocidad lineal es v = ω · r. Una rueda que gira a 1200 rpm da 20 vueltas por segundo (T = 0,05 s), ω = 2π · 20 ≈ 125,7 rad/s, y con 30 cm de radio su borde va a ≈ 37,7 m/s.
Magnitudes del movimiento circular
- Periodo (T): lo que tarda en dar una vuelta, en segundos.
- Frecuencia (f): vueltas por segundo, en hercios (Hz). f = 1 / T.
- rpm: vueltas por minuto. rpm = 60 · f.
- Velocidad angular (ω): ángulo recorrido por segundo, en rad/s. Una vuelta son 2π rad: ω = 2π · f.
- Velocidad lineal (v): la de un punto a distancia r del centro. v = ω · r.
Aceleración centrípeta
Aunque la rapidez sea constante, la dirección de la velocidad cambia continuamente: eso requiere una aceleración hacia el centro. Es la que notas «empujándote» hacia fuera en una curva.
Ejemplos resueltos
Una lavadora centrifuga a 1200 rpm con un tambor de 25 cm de radio
f = 1200 / 60 = 20 Hz, ω = 2π · 20 ≈ 125,7 rad/s, v = 125,7 · 0,25 ≈ 31,4 m/s y a_c = 31,4² / 0,25 ≈ 3948 m/s²: ¡unas 400 veces la gravedad!
Probar este ejemploUn tiovivo da una vuelta cada 10 s y un niño va a 3 m del centro
f = 1 / 10 = 0,1 Hz, ω = 2π · 0,1 ≈ 0,628 rad/s y v = 0,628 · 3 ≈ 1,88 m/s.
Probar este ejemploUna rueda de 30 cm de radio de un coche a 20 m/s (72 km/h)
ω = 20 / 0,3 ≈ 66,7 rad/s, que son 66,7 / 2π · 60 ≈ 637 rpm.
Probar este ejemploUn poco de historia
Christiaan Huygens calculó hacia 1659 la aceleración de un cuerpo que gira, a = v² / r, y la dio a conocer en 1673; Isaac Newton llegó a lo mismo por su cuenta. Con esa relación Newton comprobó que la misma gravedad que hace caer una manzana mantiene a la Luna en su órbita.
Preguntas frecuentes
¿Cuáles son las fórmulas del MCU?
ω = 2π / T = 2π · f, v = ω · r y aceleración centrípeta a = v² / r. Para pasar de rpm a rad/s: ω = rpm · 2π / 60. Una rueda a 600 rpm gira a ω ≈ 62,8 rad/s.
¿Cómo se calcula la velocidad angular?
ω = 2π / T = 2π · f, en rad/s. Si gira a 60 rpm (una vuelta por segundo), ω = 2π ≈ 6,28 rad/s. La velocidad lineal es v = ω · r.
¿Cómo paso de rpm a rad/s?
Multiplica por 2π y divide entre 60: rpm · 2π / 60 ≈ rpm · 0,1047. Así, 3000 rpm son unos 314 rad/s.
¿Todos los puntos de una rueda van a la misma velocidad?
Tienen la misma velocidad angular, pero no la misma lineal: cuanto más lejos del centro, más rápido van (v = ω · r).
También te puede servir. Calculadoras relacionadas.
- Tiro parabólicoEscribe la velocidad inicial y el ángulo de lanzamiento (y la altura desde la que se lanza, si no es el suelo). Verás la trayectoria y todos los datos del vuelo.Calcular
- Velocidad, distancia y tiempo (MRU)Escribe dos de los tres datos y se calcula el tercero. Las unidades son metros, segundos y m/s; abajo verás también la velocidad en km/h.Calcular
- Momento de inerciaElige si es un cuerpo que gira (inercia de masa, en kg·m²) o la sección de una viga (inercia de área, en cm⁴). Si el eje no pasa por el centro, escribe la distancia para aplicar Steiner.Calcular
- Fuerza centrípetaEscribe la masa, la velocidad y el radio de la curva o del giro. Verás la fuerza centrípeta, la aceleración y el coeficiente de rozamiento que hace falta en una curva plana.Calcular
- Satélites y órbitas: periodo, velocidad y alturaElige el planeta y qué quieres calcular: la órbita a una altura, la altura para un periodo, la órbita síncrona (geoestacionaria en la Tierra) o la velocidad de escape.Calcular