En el movimiento circular de los cuerpos, ya sea sobre su propio eje o en la trayectoria a lo largo de una circunferencia, influyen distintas fuerzas, entre ellas la fuerza centrífuga y centrípeta. El objetivo de este trabajo es despertar la curiosidad del alumno acerca de la ciencia y la explicación de la influencia de estas fuerzas en el movimiento de algunos objetos de su interés como los juguetes BayBlade y las pistas de ciclismo. Haciendo énfasis en que los mismos principios de la fuerza centrífuga y centrípeta se aplican en cualquier otro cuerpo con movimiento circular.
Cuando giro un trompo BeyBlade, ¿cuál es la razón por la que gira sobre su propio eje?
Cuando lo giro en una arena BeyBlade, ¿cómo influye la forma de la arena para que el trompo BeyBlade tienda a ir hacia el centro?
La arena se parece a una pista de ciclismo, ¿el efecto o principio de funcionamiento es el mismo en ambas plataformas?
¿Cómo influye la velocidad en el diseño de las pistas de ciclismo y arenas BeyBlade?
¿Dónde podemos encontrar otros funcionamientos parecidos?
3.1 Movimiento Circular
Realizan este tipo de movimientos aquellos puntos que describen trayectorias que son circunferencias, este tipo de movimiento puede ser uniforme o acelerado.
Un cuerpo que describe un movimiento circular siempre tiene aceleración normal o centrípeta, ya que cambia la dirección de la velocidad con el tiempo.
3.2 Rozamiento
Las fuerzas de rozamiento se oponen al movimiento de los cuerpos que se desplazan en contacto con otro, se debe a las rugosidades existentes en la superficie de los cuerpos, y se necesita una fuerza para deslizar un cuerpo con respecto al otro.
El pivotamiento consiste en una rotación sobre un eje perpendicular al plano del movimiento del cuerpo
3.3 La fuerza y sus causas
Las fuerzas aplicadas sobre un cuerpo, producen movimientos o aceleraciones que son proporcionales a ellas.
3.4 Rotación
Los movimientos de rotación poseen una aceleración normal, hacia el centro del giro, que se provoca por alguna fuerza.
La fuerza centrípeta es la fuerza que actúa sobre un objeto en movimiento en una trayectoria curvilínea y está dirigida hacia el centro de curvatura de la misma. Si no existiera esta fuerza, el cuerpo saldría disparado de su trayectoria por inercia, esta fuerza centrípeta es la causa de los cambios de dirección de los cuerpos en su desplazamiento.
Entre más grande sea la masa, mayor será la fuerza centrípeta que se necesita para conservarla en su movimiento; al ir aumentando el número de giros, la fuerza necesaria para ello va incrementando.
La fuerza de reacción de la fuerza centrípeta es la fuerza centrífuga, es una fuerza de inercia (no real), aparentemente, tiende a alejar los objetos del centro de rotación.
3.5 Ejemplos de aplicación
La elevación en las curvas, llamada peralte, permite a los ciclistas mantener sus bicicletas perpendiculares a la superficie, cuando van a gran velocidad, de esta manera se logra que la inercia o fuerza centrífuga sea en todo momento casi perpendicular a la pista.
Identificar los conceptos básicos de la fuerza centrífuga y centrípeta y su influencia en grandes estructuras, así como ejemplos a escala y juguetes de interés.
Es interesante saber cómo trabaja uno de mis juguetes favoritos, y cuáles son los principios físicos o teorías que influyen en su funcionamiento.
Si una arena de BeyBlade fuera completamente plana, entonces los trompos BeyBlade no girarían en torno al centro de la arena.
Si en una pista de ciclismo las curvas fueran completamente planas, entonces la velocidad de las carreras sería menor.
Si en una curva un ciclista no inclina su bicicleta hacia el sentido de la curva, entonces se pierde velocidad en el recorrido.
Los Beyblade son trompos que giran sobre su propio eje cuando se ejerce una fuerza externa sobre ellos a través de un lanzador, estos trompos giran en una superficie llamada arena que tiene la particularidad de ser circular y tener una cierta curvatura e inclinación hacia el centro de la misma, muy parecido a una pista de ciclismo.
El ganador de este juego es el trompo que gire durante más tiempo, para este efecto, la arena está diseñada como una pista de ciclismo para que el trompo gire la mayor cantidad de tiempo posible y a eso se debe su inclinación.
Así como en una pista de ciclismo, el objetivo de la inclinación de la arena beyblade hacia el centro de la misma es evitar la fuerza centrípeta que inclinaría el trompo hacia el centro, y mantener el trompo de manera perpendicular a la superficie, entre más perpendicular se encuentre el trompo, el rozamiento con la superficie es menor y el trompo puede mantenerse mayor tiempo girando durante el recorrido del mismo, es decir evita la disminución de la velocidad de giro del trompo.
Por otro lado, el mejor punto de la arena es junto el punto central de la misma, ya que en este punto el trompo está completamente perpendicular a la superficie, la fuerza centrípeta es nula, el pivotamiento es más estable y el rozamiento es menor en un punto fijo que en una cierta distancia de recorrido, es decir, en el punto central de la arena actúan menos fuerzas que puedan afectar la velocidad del trompo.
Otro punto muy interesante es la identificación de la fuerza centrífuga, que realmente no es una fuerza aplicada, es una fuerza ficticia, ya que es un movimiento de inercia por reacción a la fuerza centrípeta.
