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ENERGÍA, MAQUINARIA Y MOTORES: LA FUERZA CENTRÍFUGA. En la Mecánica Clásica, la fuerza centrífuga es una fuerza ficticia que aparece cuando se describe el movimiento de un cuerpo en un sistema de referencia en rotación. El calificativo de "centrífuga" significa que "huye del centro". En efecto, un observador situado sobre la plataforma de un tiovivo que gira con velocidad angular ω (observador no-inercial) siente que existe una «fuerza» que actúa sobre él, que le impide permanecer en reposo sobre la plataforma a menos que él mismo realice otra fuerza dirigida hacia el eje de rotación, fuerza que debe tener de módulo , siendo la distancia a la que se encuentra del eje de rotación. Así, aparentemente, la fuerza centrífuga tiende a alejar los objetos del eje de rotación.

Fuerza centrífuga

De Wikipedia, la enciclopedia libre

Fuerza centrípeta (real) y fuerza centrífuga (falsa o ficticia).

En la Mecánica Clásica, la fuerza centrífuga es una fuerza ficticia que aparece cuando se describe el movimiento de un cuerpo en un sistema de referencia en rotación.

El calificativo de "centrífuga" significa que "huye del centro". En efecto, un observador situado sobre la plataforma de un tiovivo que gira con velocidad angular ω (observador no-inercial) siente que existe una «fuerza» que actúa sobre él, que le impide permanecer en reposo sobre la plataforma a menos que él mismo realice otra fuerza dirigida hacia el eje de rotación, fuerza que debe tener de módulo momega^2r,, siendo r, la distancia a la que se encuentra del eje de rotación. Así, aparentemente, la fuerza centrífuga tiende a alejar los objetos del eje de rotación.

En general, la fuerza centrífuga asociada a una partícula de masa m, que en un sistema de referencia en rotación con una velocidad angular mathbfomega, y a una distancia mathbf r, del eje de rotación viene dada por

 mathbf F_text{cf}= -mboldsymbolomega times (boldsymbolomega times mathbf r)

Contenido

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Fuerza centrípeta versus fuerza centrífuga [editar]

Fuerza centrípeta es toda fuerza o componente de fuerza dirigida hacia el centro de curvatura de la trayectoria de una partícula. Así, en el caso del movimiento circular uniforme, la fuerza centrípeta está dirigida hacia el centro de la trayectoria circular y es necesaria para producir el cambio de dirección de la velocidad de la partícula. Si sobre la partícula no actúase ninguna fuerza, se movería en línea recta con velocidad constante.

La fuerza centrífuga no es una fuerza en el sentido usual de la palabra, sino que es una fuerza ficticia que aparece en los sistemas referenciales no-inerciales.

Así, por ejemplo, si un cuerpo está girando alrededor de un centro de fuerzas fijo, la única fuerza real que actúa sobre el cuerpo es la fuerza de atracción hacia el centro de la trayectoria (fuerza centrípeta) necesaria, desde el punto de vista de un observador estacionario (inercial, [X,Y,Z]) para que el cuerpo pueda describir una trayectoria curvilínea. Dicha fuerza real, mathbf F_text{cp},, (la tensión de la cuerda en el ejemplo ilustrado en la Figura) proporciona la aceleración centrípeta característica de todo movimiento curvilíneo.

Sin embargo, un observador situado en un referencial en el cual el cuerpo esté en reposo (referencial en rotación [x,y,z] y, por tanto, no inercial) observará que el cuerpo no presenta aceleración alguna en la dirección de la fuerza aplicada mathbf F_text{cp}, (que podrá medir intercalando un dinamómetro en la cuerda de la Figura). Para reconciliar este resultado con el requerimiento de que la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo sea nula, el observador imagina la existencia de una fuerza igual y de sentido opuesto a la fuerza centrípeta; esto es, postula la existencia de una fuerza centrífuga, mathbf F_text{cf}, que no tiene existencia real y que sólo resulta útil al observador no-inercial para poder escribir la segunda ley de Newton en la forma usual.

Sistema de referencia inercial [editar]

Cuando se observa desde un sistema de referencia inercial, lo que realmente ocurre es que, por ejemplo en un coche, la inercia del pasajero se opone a cualquier cambio de dirección de movimiento y mantiene al pasajero en la inicial línea recta. Desde este punto de vista, la única razón para que el pasajero se vea impulsado hacia un lado del coche es que la persona aún viaja en una línea recta, y el coche ha acelerado. Una vez que el pasajero llega hasta la puerta lateral del coche, el coche es capaz de aplicar la fuerza centrípeta al pasajero para acelerarlo junto con el coche.

El rozamiento entre el asiento y los pantalones del pasajero también contrarrestan a la fuerza centrífuga, a baja velocidad impide que los pasajeros se deslicen del asiento; el rozamiento es el único causante de esto. Por otro lado, el pasajero ejerce una fuerza reactiva contra la puerta: según la segunda definición, esta fuerza también se llamaría fuerza centrífuga

Confusión sobre el término [editar]

El carácter ficticio o falso de la fuerza centrífuga puede dar lugar a cierta confusión en su interpretación, sobre todo cuando se la confunde con la reacción de la fuerza centrípeta, en virtud de la tercera Ley de Newton o Principio de acción-reacción, olvidando que esta reacción no actúa sobre el cuerpo sino que es ejercida por el cuerpo (sobre la cuerda, en el ejemplo descrito en la Figura).

Actualmente, se tiende a restar importancia a la fuerza centrífuga cuando se enseñan el movimiento circular; en su lugar se realza la importancia de la fuerza centrípeta, dado que es la fuerza real y responsable de mantener el movimiento circular y de proporcionar la aceleración centrípeta.

Sin embargo, cuando resulta inevitable describir el movimiento en un sistema de referencia en rotación, tal como cuan se describe el movimiento de un proyectíl de largo alcance respecto de la superficie terrestre, resultará inevitable referirse a la fuerza centrífuga y a otras fuerzas ficticias, tal como la fuerza de Coriolis.

 

Véase también [editar]

Referencias [editar]

Bibliografía [editar]

Enlaces externos [editar]

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