Supongo que sabes sobre las tres leyes del movimiento de Newton, especialmente la primera que dice que un objeto se moverá a una velocidad constante hasta que una fuerza externa actúe sobre él.
Ahora imagínate en un estanque congelado o en una pista de hockey sobre hielo. Para este experimento mental, vamos a suponer que el hielo no tiene fricción: el hielo está muy cerca de no tener fricción, por lo que es más fácil imaginar lo que sucede. No asumiremos ninguna resistencia del aire también. Y la superficie es perfectamente plana y nivelada. Estoy eligiendo una superficie plana, nivelada y sin fricción para reducir el escenario a una bidimensional, para que sea simple.
Hay un disco de hockey en el hielo. Un jugador de hockey lo golpea con su palo de hockey, y observas que se dispara en línea recta. Te dices a ti mismo: esa es la primera ley de Newton en acción, porque después de ser golpeado, no hay otras fuerzas que actúen sobre el disco y por lo tanto se moverá en línea recta. Se moverá a una velocidad constante, por lo que no se ralentiza y continúa hasta que golpea algo. Eso también es movimiento lineal, lineal significa moverse en líneas rectas.
Ahora encuentra un lugar en el hielo donde de alguna manera hay un parche de alta fricción, tal vez sea una isla en el estanque helado donde puede pararse sin resbalarse. Alguien ha puesto el disco de hockey en el punto de partida y no está muy lejos de donde estás parado. Conecta una cuerda al disco de hockey y agárrate fuerte de la cuerda. El mismo jugador golpea el puck. ¿Que pasa ahora?
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La cuerda restringe el puck, ya que se mantiene apretado, por lo que comienza a enrollar la cuerda a su alrededor, la cuerda se vuelve cada vez más corta y la puck va cada vez más rápido hasta que lo golpea. ¡Ay! Pero no estamos interesados en esto por ahora.
Lo que quieres hacer es mantener el disco delante de ti todo el tiempo. Exactamente al frente, sin desviarse hacia la izquierda o hacia la derecha. Así que comenzamos de nuevo, manteniendo la cuerda apretada, resolviendo seguir mirando el disco. El jugador de hockey lo golpea con el palo. Ahora encuentras que tienes que girar para mantenerlo delante de ti. Enciendes en el lugar, para permanecer en la pequeña isla en la que estás parado. Ahora estás girando constantemente. ¿La primera ley de Newton? La velocidad del disco es constante, por lo que está girando a una velocidad constante. Entonces te das cuenta de que el disco está en una posición fija con relación a ti mismo, es como si el disco, la cuerda y todos ustedes fueran un solo cuerpo rígido. Si está girando, entonces el disco debe estar girando también. Todo gira al mismo ritmo. Esto es movimiento angular, el acto de girar. Podríamos medirlo en grados por segundo, o radianes por segundo, que sería la velocidad angular.
¿Por qué el disco que originalmente iba en línea recta terminó girando para siempre? ¡Gracias a ti! Usted está tirando de la cuerda y, por lo tanto, doblando el movimiento de la línea recta en un círculo. Sin la cuerda (o la fuerza de gravedad), el disco iría recto. Esta fuerza que hace que el camino se doble en un círculo es la fuerza centrípeta.
Usted recuerda que a partir de la segunda ley de Newton, la fuerza es igual a la aceleración de masa x, por lo tanto, asociada con la fuerza centrípeta, existe una aceleración centrípeta. La fuerza es tu fuerza de tracción en la cuerda; en otras palabras, la fuerza centrípeta está apuntando hacia ti (tirando = hacia ti). Así, la aceleración centrípeta también apunta hacia ti. Pero sientes la cuerda tirando de tus manos. ¡Por supuesto! A partir de la tercera ley de Newton, al tirar de la cuerda se obtiene una fuerza igual y opuesta al tirar de las manos. Esa fuerza en tus manos es la fuerza centrífuga. La fuerza centrípeta significa que el disco se mueve con una fuerza que actúa sobre él. Esta NO es la primera ley de Newton, ya que hay una fuerza neta que actúa sobre el disco.
Ahora decides que no necesitas al jugador de hockey. Decide colocar una varilla ligera (sin peso) en el disco, de modo que pueda mover el disco simplemente moviendo la varilla. Decides encender el lugar como lo hiciste antes. Esta vez, sientes cierta resistencia a medida que giras. Te das cuenta de que eres el que acelera el puck desde el principio, en lugar del jugador de hockey. Lo estás haciendo girar en movimiento angular. Eso es lo que es el par. Ejercer una “fuerza” para hacer que algo se mueva en movimiento angular. Excepto que en el movimiento angular, decimos que hay una aceleración angular. Cuanto más par utilice, mayor será la aceleración angular, ecos de la segunda ley de Newton. Deje de acelerar el disco y siga girando a una velocidad angular constante; sin aceleración angular significa que no hay par, no es necesario que ejerza ningún par cuando se mueva a una velocidad angular constante. Has vuelto a la misma situación con la cuerda y el puck golpeado por el jugador de hockey.
¡Ahora tiene una sensación intuitiva de movimiento angular, aceleración centrípeta y torque!