Sin embargo, la aceleración centrípeta y la masa son cantidades independientes; la aceleración del objeto depende de su masa y de la inercia del cuerpo.
La masa es una cantidad invariable y, por lo tanto, no cambia cuando el objeto tiene un movimiento centrípeto. Pero, la aceleración centrípeta y la masa todavía están relacionadas entre sí, ya que la fuerza requerida para acelerar el objeto depende principalmente de su masa.
¿Afecta la masa a la aceleración centrípeta?
La aceleración centrípeta depende directamente de la velocidad del objeto e inversamente relacionada con los radios del círculo.
Una vez que se aplica una fuerza al objeto para desplazarlo de su posición inicial y recorrer su camino en una trayectoria circular, el impulso y la velocidad del objeto se mantienen constantes. los la aceleración centrípeta se encuentra en la dirección a lo largo del radio vector de la trayectoria circular.
¿Por qué la masa no afecta la aceleración centrípeta?
La aceleración centrípeta del objeto es independiente de la masa del objeto ya que es constante.
El trabajo total realizado por el objeto en un movimiento circular es en realidad insignificante. La energía cinética del objeto se conserva en un proceso y, por lo tanto, la velocidad del cuerpo permanece constante. Por lo tanto, la masa del objeto no afecta la aceleración centrípeta de cualquier manera.
La fuerza que se aplica al objeto para darle un par depende de la masa y otras configuraciones del objeto. El momento de torsión es una fuerza aplicada tangencialmente al cuerpo del objeto que acelera el objeto en un movimiento circular alrededor de su eje.
¿Por qué se requiere masa para calcular la aceleración centrípeta?
La aceleración centrípeta es constante para una masa dada y el radio de la espira circular; por lo tanto, en realidad no depende de la masa del objeto.
La masa del objeto determina la cantidad de fuerza que se requiere aplicar a su cuerpo para desplazarlo. Si se aplica menos fuerza al objeto, entonces la velocidad del objeto será pequeña y, en consecuencia, la aceleración centrípeta del objeto se bajará.
Si la cantidad de fuerza electrostática aplicada al electrón en un cinturón de conducción es mayor, entonces la aceleración centrípeta del electrón será alta. De la misma manera, si el fuerza magnética generado en una bobina debido a que el cable que transporta corriente es mayor, entonces el número de revoluciones del motor de tamaño pequeño será mayor.
Para motores de mayor tamaño, las revoluciones por segundo serán menores para la misma cantidad de corriente en comparación con el motor que tiene radios pequeños. Esta diferencia se debe a la masa y al radio.
¿Cómo se relacionan la aceleración centrípeta y la masa?
La aceleración centrípeta está inversamente relacionada con la masa del objeto.
Aunque la masa del objeto no es una cantidad variable mientras el objeto está en movimiento centrípeto, la velocidad inicial del objeto depende de su masa que determina además la aceleración centrípeta del objeto en un movimiento circular.
Se dice que la masa está relacionada porque se debe aplicar suficiente fuerza sobre ella en respuesta a su masa para acelerarla. Si mantiene la fuerza constante en todos los objetos que tienen diferentes masas, notará que el objeto con menos masa acelerará a gran velocidad en comparación con los objetos con masas altas.
¿Cómo calcular la fuerza centrípeta a partir de la aceleración centrípeta y la masa?
La fuerza sobre el objeto en un El movimiento centrípeto depende directamente de la aceleración centrípeta. y masa
La fuerza centrípeta se puede calcular a partir de la aceleración centrípeta y la masa es F=mα. Aquí, α es la aceleración centrípeta y m es la masa. Es obvio que, si la masa del objeto es mayor, entonces se requiere aplicar más fuerza al objeto para desplazarlo de su lugar.
La fuerza centrípeta aplicada al objeto en un movimiento circular se calcula usando la fórmula,
F=mv2/r
Aquí, F es una fuerza centrípeta,
m es una masa del objeto,
v es la velocidad del objeto en un movimiento circular, y
r es un radio de la trayectoria circular.
La fórmula para encontrar el aceleración centrípeta de la velocidad del objeto se da como:
α =mv2/r
La aceleración centrípeta depende de los radios del círculo. Eso significa que, si el radio es pequeño, el aceleración centrípeta será alta, mientras que para radios mayores, la aceleración centrípeta será reducida. En tal caso, se debe aplicar más fuerza para mantener el cuerpo acelerando al ritmo requerido.
Por lo tanto, la fuerza centrípeta que actúa sobre el cuerpo en un movimiento centrípeto se puede calcular usando solo la masa y la aceleración centrípeta del objeto usando una expresión.
F=ma
Con base en la expresión del objeto, podemos decir que la fuerza sobre el objeto en un movimiento centrípeto depende directamente de su masa y la aceleración centrípeta.
¿Cuál es la aceleración centrípeta y la fuerza sobre el objeto que tiene una masa de 5 kg y se mueve con una velocidad de 20 m/s a lo largo del círculo de 30 m de radio?
Dado: La masa del objeto es, m = 5 kg
La velocidad del objeto es, v = 20 m/s
El radio de la trayectoria circular es, r =30 m
La fórmula para hallar la aceleración centrípeta es,
Se encuentra que la aceleración centrípeta del objeto es de 0.67 m/s2
La expresión para encontrar la fuerza centrípeta que actúa sobre el objeto usando la aceleración centrípeta es,
F=a
Sustituyendo los valores en esta ecuación, obtenemos:
F=5 kg\veces 0.67 m/s2= 3.37N
La fuerza aplicada sobre el objeto que tiene 5 kg de masa es de 3.37 N. La fuerza aplicada habría aumentado si la masa del objeto fuera superior a 5 kg.
Conclusión
La aceleración centrípeta es en respuesta a la fuerza centrípeta que actúa hacia el interior. Por lo tanto, la dirección de la velocidad lineal del objeto varía cada corta distancia. El objeto comienza a acelerar solo con la aplicación de una fuerza externa aplicada a su cuerpo. La cantidad de fuerza requerida para aplicar sobre un objeto dado depende de la masa total del objeto que se va a desplazar.
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Hola, soy Akshita Mapari. He hecho M.Sc. en física. He trabajado en proyectos como Modelado numérico de vientos y olas durante un ciclón, Física de juguetes y máquinas de emoción mecanizadas en parque de atracciones basados en la Mecánica Clásica. He seguido un curso sobre Arduino y he realizado algunos mini proyectos en Arduino UNO. Siempre me gusta explorar nuevas zonas en el campo de la ciencia. Personalmente creo que aprender es más entusiasta cuando se aprende con creatividad. Aparte de esto, me gusta leer, viajar, rasguear la guitarra, identificar rocas y estratos, fotografiar y jugar al ajedrez.
