Calculadora de fuerza centrípeta

Qué describe la fórmula de la fuerza centrípeta

Todo objeto que se mueve en círculo es jalado hacia el centro, y la fórmula de la fuerza centrípeta da el tamaño de ese jalón hacia adentro. Esta calculadora de fuerza centrípeta une la fuerza con la masa, la velocidad y el radio: los objetos más pesados o más rápidos necesitan más fuerza, mientras que un círculo más amplio necesita menos. La misma relación da la fórmula de la aceleración centrípeta, porque la fuerza es la masa por la aceleración.

La fórmula de la fuerza centrípeta

La fórmula de la fuerza centrípeta es la masa por la velocidad al cuadrado, dividida entre el radio:

m es la masa, v es la velocidad y r es el radio. Como la fuerza es la masa por la aceleración, quitar la masa da la fórmula de la aceleración centrípeta, a = v² / r. La calculadora de fuerza centrípeta calcula ambas, así que la fuerza y la fórmula de la aceleración en movimiento circular salen de un solo dato.

Ejemplo de la fórmula de la fuerza centrípeta

Una pelota de 2 kg en una cuerda de 5 m girada a 10 m/s. La fórmula de la fuerza centrípeta da:

Así que la cuerda jala la pelota hacia adentro con 40 N. Cambia cualquier valor y la calculadora de fuerza centrípeta actualiza la fuerza y la aceleración al instante.

Cómo usar la calculadora de fuerza centrípeta

Ingresa la masa en kilogramos, la velocidad en metros por segundo y el radio del círculo en metros, y la calculadora de fuerza centrípeta devuelve la fuerza en newtons más la aceleración centrípeta. La velocidad es la velocidad tangencial alrededor del círculo, y el radio es la distancia desde el centro. Como calculadora de aceleración centrípeta también reporta v al cuadrado entre r, así que obtienes ambos resultados a la vez.

Cómo leer el resultado de la calculadora de fuerza centrípeta

La fuerza centrípeta es la fuerza neta hacia adentro que necesita el objeto; no es una fuerza nueva sino el nombre de lo que proporciona ese jalón, como la tensión, la gravedad o la fricción. Si la fuerza real se queda corta, el objeto no puede mantener el círculo y sale disparado por una tangente, que es lo que pasa cuando un auto derrapa en una curva. La aceleración también apunta hacia adentro, hacia el centro. La calculadora de fuerza centrípeta da la fuerza que exige la situación, para que revises si la cuerda, el camino o la pista pueden suministrarla.

Cuándo usar la calculadora de fuerza centrípeta

• Resolver problemas de movimiento circular con la calculadora de fuerza centrípeta
• Obtener el jalón hacia el centro con la fórmula de la fuerza centrípeta
• Obtener la aceleración con la fórmula de la aceleración centrípeta
• Revisar el agarre en una curva o la tensión de una cuerda

Errores comunes con la fórmula de la fuerza centrípeta

• Olvidar el cuadrado. La velocidad va al cuadrado en la fórmula de la fuerza centrípeta, así que pequeños cambios de velocidad mueven mucho la fuerza.
• Usar el diámetro como radio. La fórmula necesita el radio, la mitad del diámetro, o la fuerza sale demasiado pequeña.
• Tratarla como una fuerza hacia afuera. La fuerza y la aceleración apuntan hacia adentro, hacia el centro.

Consejos para problemas de movimiento circular

• Usa la velocidad tangencial, no la velocidad angular, a menos que conviertas primero.
• Mide el radio del centro al objeto.
• Obtén primero la aceleración y luego multiplícala por la masa para la fuerza.

Relacionadas con la calculadora de fuerza centrípeta

El movimiento circular se conecta con el resto de la mecánica. La calculadora de aceleración maneja la aceleración en línea recta, mientras que esta herramienta cubre la aceleración hacia adentro de una curva, y la calculadora de fuerza obtiene cualquier fuerza con la masa y la aceleración mediante F = ma. La velocidad que ingresas es la velocidad tangencial, que una herramienta de velocidad puede darte si conoces la distancia y el tiempo.

La fórmula de la aceleración centrípeta

La fórmula de la aceleración centrípeta, a = v² / r, es el corazón del movimiento circular, y la fórmula de la fuerza centrípeta es solo esa aceleración por la masa. Lo que sorprende a la gente es la dirección: incluso a velocidad constante, un objeto en un círculo está acelerando, porque su velocidad cambia de dirección todo el tiempo. Ese cambio apunta directo al centro, así que la aceleración y la fuerza apuntan hacia adentro. Por eso un pasajero se siente empujado hacia afuera en una curva, cuando en realidad el auto está siendo empujado hacia adentro y el pasajero simplemente se queda atrás. Usada como calculadora de aceleración centrípeta con solución, la herramienta muestra primero a = v² / r y luego multiplica por la masa para la fuerza, así que el vínculo entre ambas queda claro.

Fórmula de la aceleración en movimiento circular

La fórmula de la aceleración en movimiento circular muestra por qué domina la velocidad. Como v va al cuadrado, duplicar la velocidad en el mismo círculo cuadruplica la aceleración y la fuerza, mientras que duplicar el radio solo las reduce a la mitad. Ese desequilibrio está detrás de muchos límites reales: la curva de una pista se peralta para ayudar a suministrar la gran fuerza hacia adentro que exige una velocidad alta, y una pieza que gira puede despedazarse cuando la fuerza centrípeta requerida supera la resistencia del material. Ingresa la velocidad y el radio y la calculadora de aceleración centrípeta da el número, y luego la masa lo convierte en la fuerza que debe proporcionar el diseño. La velocidad misma puede salir de la calculadora de velocidad cuando conoces la distancia y el tiempo.

Valores de la fórmula de la fuerza centrípeta y de la aceleración centrípeta

Resultados de la fórmula de la fuerza centrípeta para un objeto de 2 kg a varias velocidades y radios:

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