Mecánica
Movimiento circular
La bola orbita a radio constante: la tensión de la varilla es la fuerza centrípeta (F = m·v²/r), siempre apuntando al centro. Coloca un temporizador en la bola para leer su periodo orbital.
Movimiento circular — simulación interactiva de Mecánica. La bola orbita a radio constante: la tensión de la varilla es la fuerza centrípeta (F = m·v²/r), siempre apuntando al centro. Coloca un temporizador en la bola para leer su periodo orbital. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.
Movimiento circular uniforme
Un objeto en un círculo a velocidad constante aún acelera hacia el centro porque la dirección de la velocidad cambia continuamente.
La aceleración centrípeta apunta hacia adentro aunque la velocidad sea constante. Para una bola en una varilla, la varilla proporciona la fuerza centrípeta que curva la trayectoria en un círculo.
- Aceleración centrípeta a_c = v²/r
- Fuerza centrípeta F_c = mv²/r
Resumen de la investigación
Planifica la pregunta antes de abrir el laboratorio
El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.
Pregunta guía
Una bola sobre una varilla orbita alrededor de un pivote central fijo con rapidez constante. Si aumenta la velocidad orbital de la pelota manteniendo el mismo radio, ¿el tiempo para una vuelta completa (el período) se hace más largo, más corto o permanece igual?
Predicciones a evaluar
- El periodo se hace más largo (se necesita más tiempo por vuelta).
- El período permanece igual (la velocidad no afecta el período).
- El periodo se acorta (se tarda menos tiempo por vuelta).
Roles de las variables
Lo que configuraste:
- masa m (kg)
- Radio r (m)
- Velocidad orbital v (m/s)
Lo que mides:
- Fuerza centrípeta F = mv²/r (N)
- Periodo T (1 vuelta) (s)
Cómo se desarrolla la investigación
- Abra el ajuste preestablecido de movimiento circular. Tenga en cuenta la longitud de la varilla (el radio de la órbita) y la masa de la bola, y confirme que la gravedad está desactivada: la varilla por sí sola proporciona la fuerza que curva la trayectoria.
- Confirme que la sonda de velocidad esté conectada a la bola y coloque un cronómetro en la bola para poder cronometrar una revolución completa.
- Para cada prueba a continuación, establezca la masa de la pelota, la longitud de la varilla (radio) y su velocidad tangencial inicial, luego presione Reproducir y cronometre una vuelta completa.
Ecuación rectora
Fuerza centrípeta — F = m·v² / r
La fuerza hacia adentro que debe ejercer la varilla para mantener la bola moviéndose en círculo en lugar de en línea recta. Depende de la masa de la bola, su velocidad orbital (constante) y el radio del círculo; esta es la tensión que sentiría en la varilla con los ajustes de cada prueba.
Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan
- Para una prueba, muestre su trabajo calculando el período a partir del radio y la velocidad que estableció (T = 2πr/v) y compárelo con la lectura del cronómetro en la simulación.
- En sus tres pruebas, ¿cómo cambia el período al aumentar la velocidad con un radio fijo? ¿Cómo cambia el período al aumentar el radio con una velocidad fija? Explique ambos usando T = 2πr/v.
Dónde aparece esto más allá del laboratorio
- Este ajuste preestablecido desactiva la gravedad para que el movimiento sea realmente uniforme. Si se volviera a activar la gravedad y la varilla aún trazara un círculo horizontal, ¿se mantendría constante la velocidad de la pelota durante toda la vuelta? ¿Por qué o por qué no?
- Un objeto en órbita real (como una pelota suspendida de una cuerda que se balancea con la mano) pierde un poco de energía debido a la resistencia del aire y al pivote en cada vuelta. ¿Esperaría que su período medido se mantuviera perfectamente constante durante muchas vueltas o que se desviara, y en qué dirección?
- AP Physics 1 — Unit 6: Energy and Momentum of Rotating Systems
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.4 Rigid body mechanics
- General High School Physics — Rotation, gravitation & orbits
- NGSS High School Physics — Gravitational and electrostatic forces
- Bienvenido al movimiento circular
- Selecciona la bola
- Pulsa Reproducir
- Siempre girando
- Abre los datos
- ¡Lo lograste!
Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.
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