Calculadora de fuerza centrípeta
Calcula la fuerza y la aceleración centrípeta de cualquier cosa que se mueva en círculo, desde un coche en una curva hasta una centrífuga, con F = m v² ÷ r. Introduce la velocidad directamente o en RPM, o despeja de la ecuación la velocidad, el radio o la masa.
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Cómo usar Calculadora de fuerza centrípeta
- Elige qué quieres despejar: fuerza, velocidad, radio o masa.
- Introduce la masa y el radio de la trayectoria circular, con sus unidades.
- Introduce la velocidad como velocidad lineal o como revoluciones por minuto (RPM) o rad/s.
- Lee la fuerza y la aceleración, incluida la fuerza g.
- Revisa la tabla para ver cómo crece la fuerza con el cuadrado de la velocidad.
Fórmulas de la fuerza centrípeta
| Magnitud | Con velocidad lineal v | Con velocidad angular ω |
|---|---|---|
| Fuerza centrípeta | F = m v² ÷ r | F = m ω² r |
| Aceleración centrípeta | a = v² ÷ r | a = ω² r |
| Velocidad a partir de la fuerza | v = √(F r ÷ m) | ω = √(F ÷ (m r)) |
| Radio a partir de la fuerza | r = m v² ÷ F | r = F ÷ (m ω²) |
| Conversiones | v = ω r | ω = 2π × RPM ÷ 60 |
Ejemplo: un coche de 1,200 kg en una curva de 50 m de radio a 50 km/h (13.889 m/s) necesita F = 1,200 × 13.889² ÷ 50 ≈ 4,630 N de agarre lateral, una aceleración de unos 3.86 m/s² (0.39 g).
De dónde viene la fuerza
- Coche en una curva plana: el rozamiento entre los neumáticos y la carretera. Con un coeficiente de rozamiento μ, la velocidad máxima es v = √(μ g r).
- Bola en una cuerda: la tensión de la cuerda.
- Satélite o Luna: la gravedad, así que m v² ÷ r = G M m ÷ r² (consulta la calculadora de fuerza gravitatoria).
- Centrífuga o tambor de lavadora: la pared del tambor empuja el contenido hacia dentro. La fuerza centrífuga relativa (RCF) es a ÷ g.
La fuerza centrípeta no realiza trabajo sobre el objeto, porque siempre es perpendicular al movimiento: cambia la dirección de la velocidad, no su módulo.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la fuerza centrípeta?
La fuerza centrípeta es F = m v² ÷ r, donde m es la masa, v la velocidad y r el radio del círculo. Con la velocidad angular ω (rad/s) es F = m ω² r. La fuerza siempre apunta hacia el centro del círculo.
¿Cómo calculo la aceleración centrípeta?
La aceleración centrípeta es a = v² ÷ r = ω² r. Al dividir entre 9.80665 m/s² se obtiene en g. Un coche que toma una curva de 50 m de radio a 50 km/h (13.89 m/s) tiene a = 13.89² ÷ 50 ≈ 3.86 m/s², unos 0.39 g.
¿Cómo convierto RPM en velocidad?
Primero convierte las RPM en velocidad angular: ω = RPM × 2π ÷ 60 rad/s. Después, la velocidad lineal a un radio r es v = ω × r. Por ejemplo, 1,000 RPM con un radio de 0.1 m da ω ≈ 104.72 rad/s y v ≈ 10.47 m/s.
¿Cuál es la diferencia entre fuerza centrípeta y fuerza centrífuga?
La fuerza centrípeta es la fuerza real hacia dentro (de rozamiento, tensión, gravedad o una fuerza normal) que mantiene un objeto en una trayectoria curva. La fuerza centrífuga es el empuje aparente hacia fuera que se percibe en el sistema de referencia en rotación. Tienen el mismo valor, m v² ÷ r.
¿Qué le pasa a la fuerza si la velocidad se duplica?
La fuerza se cuadruplica, porque depende del cuadrado de la velocidad. Reducir el radio a la mitad a la misma velocidad duplica la fuerza. Por eso las curvas cerradas a alta velocidad necesitan tanto agarre.
¿Cómo se relaciona la RCF de una centrífuga con las RPM?
La fuerza centrífuga relativa es la aceleración centrípeta en g: RCF = ω² r ÷ g. Con r en centímetros es la conocida RCF ≈ 1.118 × 10⁻⁵ × r × RPM². Introduce aquí el radio del rotor y las RPM y lee la aceleración en g.
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