Si hay una fuerza neta que actúa sobre las partículas en un movimiento circular uniforme, ¿por qué la velocidad de la partícula no cambia?

Generalmente, tenemos fuerza (un vector) igual a masa por aceleración (otro de esos vectores). Entonces, una fuerza (desequilibrada) provoca una aceleración. Un vector, como la aceleración, tiene tamaño y dirección. Al cambiar cualquiera de los dos, cambia el vector. Entonces, en movimiento circular, donde la fuerza centrípeta se dirige perpendicular al movimiento instantáneo, la fuerza cambia continuamente (su dirección cambia) y, en respuesta, la velocidad cambia, pero no necesariamente la velocidad. Tanto la velocidad como la dirección podrían cambiar. Con un movimiento circular uniforme, la velocidad instantánea es constante y la dirección cambia continuamente (siempre perpendicular a la fuerza instantánea).

(Tengo la sensación de que no lo expliqué bien, ¿verdad?)

Sí, hay una fuerza neta que actúa sobre una partícula que experimenta un movimiento circular uniforme. Es la fuerza centrípeta que tiene una magnitud [matemática] \ frac {mv ^ 2} {r} [/ matemática] (equivalente a [matemática] m \ omega ^ 2 r [/ matemática]) y su dirección es desde la posición de la partícula al centro.

Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo, cambia la velocidad del cuerpo. El cambio en la velocidad puede ser en forma de un cambio en la magnitud de la velocidad (velocidad instantánea) o la dirección de la velocidad o ambas.

En el caso del movimiento circular uniforme, la fuerza centrípeta no hace que cambie la magnitud de la velocidad (velocidad). Sin embargo, hace que cambie la dirección de la velocidad.

Porque la dirección del movimiento de la partícula está cambiando. La fuerza produce un cambio en la velocidad , pero no necesariamente la velocidad. (La velocidad es un vector con velocidad como su magnitud).

En el caso especial de la fuerza centrípeta que está describiendo, la velocidad permanece constante porque la dirección de la fuerza cambia continuamente para ser siempre perpendicular a la dirección que cambia continuamente del movimiento de la partícula.

Estás hablando del caso en el que la fuerza neta que actúa sobre la partícula en un movimiento circular uniforme es solo la fuerza centrípeta, que actúa perpendicular al punto de contacto entre la partícula y la superficie. Como tal, la fuerza neta es perpendicular a la dirección de la velocidad tangencial de la partícula en cualquier momento del movimiento circular uniforme. Esto conduce a un cambio constante en la dirección de la velocidad, pero no conduce a un cambio en el valor absoluto de la velocidad de la partícula, ya que el componente de la fuerza en la dirección de la velocidad tangencial es cero.

Mientras que la velocidad solo tiene magnitud, velocidad y aceleración (la tasa de cambio de velocidad) son, como la fuerza, vectores, que tienen magnitud y dirección. Se necesita fuerza para alterar la dirección (que es lo que sucede todo el tiempo para una partícula en movimiento circular o simplemente se dirigiría en una tangente). Para una partícula en movimiento circular, esa fuerza actúa solo radialmente. Eso es hacia el centro. Como ninguna de esa fuerza está alineada tangencialmente (la dirección instantánea de desplazamiento), la partícula no se acelera.

Además de eso, como la partícula está en movimiento circular, nunca se acerca al centro, por lo que la fuerza radial no requiere ninguna energía. Por lo tanto, un satélite en una órbita circular continúa para siempre (ignorando cualquier problema de fricción o arrastre de marea). En la práctica, la mayoría de las órbitas son elípticas, por lo que hay un cambio cíclico en la velocidad ya que la energía cinética se cambia por energía potencial, pero el efecto general es muy similar.

Si el movimiento circular es uniforme, eso indica que la velocidad es uniforme, no cambia su valor, no está claro en la declaración de la pregunta, pero la velocidad, que depende de la dirección + la cantidad, cambia.

¿Ves la palabra uniforme ? Eso significa que la velocidad es constante. Sin embargo, no es la velocidad.

Es decir, el componente tangencial de la aceleración es cero.