Fuerza centrípeta en el movimiento circular

Aquí explicamos la fuerza centrípeta en el movimiento circular. Un caso interesante de aplicación de la segunda ley de la dinámica lo constituye el estudio del movimiento de un cuerpo que describe una trayectoria circular.
Cuando un cuerpo se desplaza describiendo trayectorias circulares, el módulo de su velocidad puede permanecer constante o no, sin embargo, la dirección de la misma está cambiando constantemente. Todo cambio en la velocidad implica una aceleración, luego todos los movimientos circulares poseen aceleración.
La aceleración normal o centrípeta es debida al cambio en la dirección de la velocidad, se dirige siempre hacia el centro de la trayectoria y su valor viene dado por:

Fórmula de la Aceleración centrípeta
donde v es el módulo de la velocidad del cuerpo y R es el radio de la circunferencia que describe la trayectoria.
En el caso de un movimiento circular uniforme, esta aceleración es la única que existe y, según la segunda ley de la dinámica, está producida por una fuerza en la misma dirección y sentido que la aceleración. Esta recibe el nombre de fuerza centrípeta:

Fórmula de la fuerza centrípeta
La fuerza centrípeta es la responsable del movimiento circular uniforme.
La velocidad en un movimiento circular es en todo momento tangente a la trayectoria, de modo que si desaparece la fuerza centrípeta (causa que produce el movimiento circular), el cuerpo continuará su desplazamiento con velocidad uniforme en una trayectoria tangente a la trayectoria circular en el punto en que desaparezca la fuerza.

Aceleración y fuerza centrípeta
Cuando el movimiento no es uniforme, varía el módulo de la velocidad, de modo que existirá una aceleración tangencial. Por tanto, una fuerza tangencial será la responsable de ese cambio. La fuerza resultante sobre el cuerpo es la suma de esta fuerza tangencial y la centrípeta y, lógicamente, no tiene dirección radial.

Ejemplos de fuerza centrípeta

En el movimiento de la Luna alrededor de la Tierra, la fuerza centrípeta es la atracción gravitacional que ejercen entre si.

Ejemplo 1 de fuerza centrípeta
La fuerza centrípeta en el lanzamiento de martillo es la tensión de la cuerda que ocasiona un cambio en la dirección de la velocidad de la bola.

Ejemplo 2 de fuerza centrípeta
Cuando un vehículo toma una curva, la fuerza de rozamiento que el asfalto ejerce sobre los neumáticos le permite realizar el movimiento circular.

Ejemplo 3 de fuerza centrípeta

Cálculos con la fuerza centrípeta

Hay ocasiones en que la fuerza centrípeta está causada por la acción de varias fuerzas que contribuyen a crearla. Al dibujar el diagrama de fuerzas de un cuerpo en movimiento circular, la fuerza centrípeta nunca se debe incluir como una más entre las otras fuerzas habituales (peso, tensiones, normal, etc.).

La forma de proceder es la siguiente:

  • Se dibujan todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo (sin incluir la fuerza centrípeta).
  • Se descomponen las fuerzas sobre dos ejes de coordenadas de manera que uno esté dirigido hacia el centro de la circunferencia y el otro sea perpendicular al primero.
  • La resultante según el eje dirigido hacia el centro es la fuerza centrípeta.

La fuerza centrípeta es la resultante de todas las fuerzas en la dirección radial y está dirigida hacia el centro.

Aquí tienes varios ejercicios resueltos de movimiento circular:

Ejercicio 1 de movimiento circular

Ejercicio 2 de movimiento circular

Ejercicio 3 de movimiento circular

Ejercicio 4 de movimiento circular

Ejercicio 5 de movimiento circular

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