¿Tiene un cuerpo alguna aceleración cuando se mueve con velocidad angular constante?

Lo he explicado en la siguiente respuesta de quora que estoy citando a continuación:

La respuesta de Khuram Rafique a ¿Tiene aceleración un automóvil que conduce a una velocidad constante en una curva?

En mi opinión, la física no lo ha aclarado correctamente. Cuando la Física habla sobre el cambio de dirección, entonces está hablando en términos de cambio como resultado de la aplicación de una fuerza.

Un cuerpo se mueve hacia la dirección N con una velocidad de 100 km / h. Ahora, una fuerza (impulso) opera desde el lado del este y hace que el cuerpo se mueva 1 km / h hacia la dirección W. Como resultado, la suma vectorial de la velocidad sería de 101 km / h en un ángulo leve en la sala noroeste. ¿Es este un caso apropiado de aceleración?

Incluso arriba tampoco es el caso apropiado de aceleración. Para que ocurra la aceleración, la fuerza debe aplicarse constantemente.

Ahora supongamos que un planeta errante llega a alcanzar el campo de gravedad de una estrella. Anteriormente, el planeta se movía con cierta velocidad en la línea derecha. Ahora el planeta, mientras se mueve, está sujeto a la fuerza dirigida hacia la estrella en cada momento de movimiento. En el primer momento la dirección cambia. En el momento siguiente, nuevamente la dirección cambia porque en cada momento la dirección hacia la estrella sería diferente. Ahora, en cada momento, se cambia directamente y el planeta termina en un movimiento orbital circular. Este es un caso apropiado de aceleración donde la velocidad permanece constante durante toda la duración pero en cada momento, la dirección cambia debido a la aplicación de la fuerza.

Ahora vemos el caso de conducir un automóvil a velocidad constante con una ligera curva del volante. Básicamente, esta situación es análoga al movimiento geodésico y debería ser un movimiento inercial. Con configuraciones perfectas de fricción / resistencia / resistencia / arrastre / gravedad, este sistema debe seguir moviéndose en movimiento circular debido a su propia inercia.

Recuerde que los planetas no orbitan alrededor de las estrellas debido a su propia inercia. Si la estrella desaparece, cesaría la parte circular del movimiento del planeta. La única parte inercial del movimiento del planeta era el movimiento en línea recta que continuará.

Por lo tanto, en mi opinión, el caso de un automóvil que conduce a una velocidad constante con un volante ligeramente doblado no es el caso de la aceleración. Sin curva y con esa curva, el automóvil debe consumir exactamente el mismo combustible (si ignoramos la fricción adicional debido a la flexión, etc.). Sin combustible adicional significa que no hubo fuerza adicional.

Si insistimos en que se trata de aceleración, entonces hemos producido aceleración sin aplicación de fuerza.

Sí, porque por definición cualquier objeto con velocidad angular constante (suponiendo que no sea cero) está experimentando un cambio de dirección. La velocidad es un vector, y eso significa que solo es constante si tanto la magnitud como la dirección son constantes. Si cualquiera está cambiando, entonces hay una aceleración (que también es una cantidad vectorial).

Un cuerpo que se mueve con velocidad angular constante tiene aceleración centrípeta .

Aquí hay una manera fácil de pensarlo. Las líneas en cursiva son explicaciones.

Adjunte una bola / piedra a una cuerda y comience a girarla. Intenta mantener la velocidad más o menos igual. Eso significa que tienes una velocidad angular constante. Dado que la velocidad angular y la velocidad tangencial están relacionadas entre sí como:

v = rw

donde v = velocidad tangencial, r = radio del círculo en el que se mueve el cuerpo, w (omega) = velocidad angular.

Ahora, si sueltas la cuerda, la pelota irá tangencial al círculo. Qué significa eso? Bueno, dado que la bola no iba previamente en línea recta tangencial al círculo y porque sabemos que de acuerdo con la primera ley de movimiento de Newton, un cuerpo que se mueve en línea recta continuará haciéndolo a menos que actúe sobre él una fuerza.

Podemos deducir que hubo una fuerza actuando sobre la pelota. Y de acuerdo con la segunda ley del movimiento de Newton:

F = ma

Entonces debe haber habido algún tipo de aceleración actuando sobre la pelota también. ¿Cómo llamamos a eso aceleración? Lo llamamos aceleración centrípeta. Se define como: Aceleración causada por una fuerza que dobla la trayectoria normalmente recta de un cuerpo en una trayectoria curva.

Espero que eso haya respondido tu pregunta. 😀

Si la velocidad es constante, no puede haber aceleración.