Probablemente haya experimentado conducir por la carretera, cuando de repente la carretera se curva a la izquierda y se siente como si lo empujaran hacia la derecha, en la dirección opuesta a la curva. Este es un ejemplo común de lo que muchas personas consideran y llaman "fuerza centrífuga". Esta "fuerza" se llama erróneamente fuerza centrífuga, ¡pero de hecho no existe tal cosa!
No existe la aceleración centrífuga
Los objetos que se mueven en un movimiento circular uniforme experimentan fuerzas que mantienen al objeto en un movimiento circular perfecto, lo que significa que la suma de las fuerzas se dirige hacia adentro, hacia el centro. Una sola fuerza, como la tensión en una cuerda, es un ejemplo de fuerza centrípeta, pero otras fuerzas también pueden cumplir este papel. La tensión en la cuerda da como resultado una fuerza centrípeta, que provoca el movimiento circular uniforme. Probablemente, esto es lo que desea calcular.
Primero veamos qué es la aceleración centrípeta y cómo calcularla, así como también cómo calcular las fuerzas centrípetas. Entonces, podremos entender por qué no existe la fuerza centrífuga.
Consejos
No hay fuerza centrífuga; si lo hubiera, no habría movimiento circular. Puede ver esto fácilmente si crea un diagrama de fuerza centrífuga que también incluya la fuerza centrípeta. Las fuerzas centrípetas provocan un movimiento circular y se dirigen hacia el centro del movimiento.
Un resumen rápido
Para comprender la fuerza centrípeta y la aceleración, puede ser útil recordar algo de vocabulario. Primero, la velocidad es un vector que describe la velocidad y la dirección del movimiento de un objeto. Luego, si la velocidad está cambiando, o en otras palabras, la velocidad o la dirección del objeto está cambiando en función del tiempo, también tiene una aceleración.
Un caso particular de movimiento bidimensional es el movimiento circular uniforme, en el que un objeto se mueve con velocidad angular constante alrededor de un punto central estacionario.
Observe que decimos que el objeto tiene una constantevelocidad, pero novelocidad, porque el objeto cambia continuamente de dirección. Por lo tanto, el objeto tiene dos componentes de aceleración: la aceleración tangencial que es paralela a la dirección de movimiento del objeto y la aceleración centrípeta que es perpendicular.
Si el movimiento es uniforme, la magnitud de la aceleración tangencial es cero y la aceleración centrípeta tiene una magnitud constante distinta de cero. La fuerza (o fuerzas) que causan la aceleración centrípeta es la fuerza centrípeta, que también apunta hacia adentro, hacia el centro.
Esta fuerza, del griego que significa "buscar el centro", es responsable de la rotación del objeto en una trayectoria circular uniforme alrededor del centro.
Cálculo de la aceleración y las fuerzas centrípetas
La aceleración centrípeta de un objeto está dada por
a = \ frac {v ^ 2} {R}
dóndeves la velocidad del objeto yRes el radio en el que gira. Sin embargo, resulta que la cantidad
F = ma = \ frac {mv ^ 2} {R}
no es realmente una fuerza, pero puede usarse para ayudarlo a relacionar la fuerza o fuerzas que dan lugar al movimiento circular con la aceleración centrípeta.
Entonces, ¿por qué no hay fuerza centrífuga?
Supongamos que existe una fuerza centrífuga, o una fuerza que es igual y opuesta a la fuerza centrípeta. Si ese fuera el caso, las dos fuerzas se cancelarían entre sí, lo que significa que el objeto no se movería en una trayectoria circular. Cualquier otra fuerza presente podría empujar el objeto en alguna otra dirección o en línea recta, pero si siempre hubiera una fuerza centrífuga igual y opuesta, no habría movimiento circular.
Entonces, ¿qué pasa con la sensación que siente cuando da la vuelta a una curva en la carretera y en otros ejemplos de fuerza centrífuga? Esta "fuerza" es en realidad el resultado de la inercia: su cuerpo sigue moviéndose en línea recta, y el automóvil en realidad lo empuja alrededor de la curva, por lo que se siente como si estuviéramos presionando contra el automóvil en la dirección opuesta a la curva.
Lo que realmente hace una calculadora de fuerza centrífuga
Una calculadora de fuerza centrífuga básicamente toma la fórmula para la aceleración centrípeta (que describe una fenómeno) e invierte la dirección de la fuerza, para describir la aparente (pero en última instancia ficticia) centrífuga fuerza. Realmente no hay necesidad de hacer esto en la mayoría de los casos, porque no describe la realidad de la situación física, solo la situación aparente en un marco de referencia no inercial (es decir, e. desde la perspectiva de alguien dentro del automóvil que gira).
