El cálculo, sin supuestos ocultos
La fuerza centrípeta es la fuerza neta hacia el centro necesaria para el movimiento circular, no una fuerza nueva e independiente. OpenStax la expresa como F₍c₎ = ma₍c₎ con a₍c₎ = v²/r = rω², por lo que el mismo estado puede escribirse como F₍c₎ = mv²/r o F₍c₎ = mrω². MAXScanner calcula la fuerza, la masa, la velocidad tangencial o el radio que falten, y acepta velocidad lineal, velocidad angular, RPM o periodo cuando la velocidad se conoce de forma indirecta.
Cómo usar esta calculadora
Elige si quieres calcular la fuerza, la masa, la velocidad tangencial o el radio.
Cuando la incógnita sea la fuerza, la masa o el radio, indica cómo se conoce la velocidad circular: velocidad lineal, velocidad angular, RPM o periodo.
Introduce los demás valores conocidos y selecciona las unidades; la calculadora normaliza al SI antes de resolver.
Revisa la aceleración centrípeta, la fuerza g, la velocidad angular, el periodo y la fórmula con los valores sustituidos. Usa la tabla de escenarios para ver la sensibilidad cuadrática a la velocidad.
Dónde se utiliza
- •Ejercicios de física sobre movimiento circular con cálculo directo o inverso
- •Comprobaciones de centrífugas y rotores cuando la velocidad de giro se da en RPM
- •Ejemplos de vehículos o pistas en los que se relacionan fuerza, velocidad y radio de curva
- •Conversión entre velocidad tangencial, velocidad angular, RPM y periodo para el mismo estado de movimiento circular
Ejemplo resuelto — 2 kg a 10 m/s en un radio de 5 m
a₍c₎ = 10²/5 = 20 m/s². F₍c₎ = 2 × 20 = 40 N hacia el centro. El mismo movimiento tiene ω = v/r = 2 rad/s, unas 19,10 RPM y un periodo de π segundos.
Lo que el resultado no asume
- •La fuerza centrípeta es la fuerza radial neta necesaria. La fuerza real que la proporciona puede ser rozamiento, tensión, gravedad, una fuerza normal o una combinación de fuerzas.
- •Las ecuaciones básicas suponen movimiento circular con la velocidad tangencial instantánea y el radio introducidos. Un movimiento no uniforme puede tener también aceleración tangencial, que este cálculo de fuerza radial no modela.
- •No interpretes la fuerza g aquí como una evaluación completa de la carga humana ni de la seguridad estructural; la dirección, la duración, la sujeción, la geometría y otras cargas sí importan.
- •En maquinaria rotatoria, carreteras, atracciones o estructuras críticas para la seguridad, utiliza las normas aplicables, los datos del fabricante (OEM) y un análisis de ingeniería realizado por un profesional cualificado.
Preguntas frecuentes
¿La fuerza centrípeta es un tipo de fuerza independiente?+
No. Es el nombre que recibe la componente neta de fuerza dirigida hacia el centro que produce la aceleración centrípeta. Según el sistema, puede proporcionarla la fricción, la tensión, la gravedad, una fuerza normal o varias fuerzas a la vez.
¿Puedo introducir RPM en lugar de metros por segundo?+
Sí. Elige RPM como base de velocidad. MAXScanner convierte las RPM en velocidad angular con ω = RPM × 2π/60, después usa F = mrω² e indica la velocidad tangencial equivalente.
¿La calculadora puede resolver el radio o la velocidad?+
Sí. Con la velocidad lineal, r = mv²/F y v = √(Fr/m). Si se conoce la velocidad angular, las RPM o el periodo, y el radio es desconocido, se usa la forma angular equivalente F = mrω².
¿Por qué al duplicar la velocidad la fuerza centrípeta se multiplica por cuatro?+
Con masa y radio fijos, la fuerza es proporcional a v². Al duplicar v, v² se multiplica por cuatro, por lo que la fuerza centrípeta necesaria es cuatro veces mayor.
¿En qué dirección apuntan la velocidad y la fuerza centrípeta?+
La velocidad tangencial apunta a lo largo de la trayectoria. La aceleración centrípeta y la fuerza centrípeta neta apuntan radialmente hacia dentro, hacia el centro de curvatura, perpendicularmente a la velocidad tangencial instantánea.
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