5. Movimiento circular uniforme (MCU)
Un cuerpo con MCU presenta las siguientes características:
- Su trayectoria es una circunferencia.
- El módulo de su velocidad es constante, pero su dirección cambia.
- Tiene aceleración normal o centrípeta.
Para el estuduio de los movimientos circulares se utilizan magnitudes angulares, en lugar de lineales, debido a que estas reducen el problema de bidimensional a unidimensional, facilitando su formulación matemática.
Recordemos la relación entre el ángulo barrido, φ el radio, R y el espacio recorrido Δs.
Δs = φ . R
La velocidad angular, ω, de una partícula se define como la variación angular entre el tiempo empleado.
La velocidad angular es un vector que se mantiene constante en módulo dirección y sentido, y es perpendicular al plano que contiene la circunferencia. .Despejando φ, obtenemos la ecuación del movimiento para el MCU:
que es análoga a la del MRU, pero con magnitudes angulares.
La relación existente entre la velocidad lineal de una partícula y la angular es:
Otras magnitudes útiles para el estudio de los movimientos circulares son:
Período T: es el tiempo que tarda una partícula en dar una vuelta completa.
Frecuencia ν: es el número de vueltas que da una partícula en 1 segundo. La frecuencia es la inversa del período ν = 1/T y sus unidades serán s-1 o Hertzios (Hz).
La velocidad angular expresada en función de estas magnitudes queda:
también podemos escribir la velocidad lineal en función del periodo:
En el MCU, la aceleración del movimiento está dirigida hacia el centro de curvatura y el vector velocidad es perpendicular a esta dirección, definiendo el sistema de referencia local. El módulo de la aceleración normal es:
