¿Cuál es la mejor manera de entender la fuerza centrífuga?

La fuerza centrífuga no existe.

La fuerza en la que estás pensando se llama fuerza centrípeta.

La fuerza centrípeta es un grupo de fuerzas que se dirigen todas hacia el centro del círculo.

Este diagrama me representa parado en una plataforma giratoria.

Recuerde la primera ley de movimiento de Isaac Newton “un objeto en reposo permanece en reposo y un objeto en movimiento permanece en movimiento a una velocidad constante a menos que actúe una fuerza externa”.

Si por un minuto suponemos que la superficie es lisa (sin fuerzas de fricción o resistencia). Cuando la plataforma giratoria comience a girar, me moveré en línea recta como se muestra en el diagrama.

Sin embargo, la fuerza centrípeta (fricción) evita que esto suceda y me mantiene en movimiento circular.

La sensación de ser expulsado del círculo o lo que usted llama fuerza centrífuga es simplemente el objeto “tratando” de moverse en línea recta en una tangente al círculo.

La fuerza centrífuga es una “fuerza aparente” en un marco de referencia acelerado. Por ejemplo, si está en un automóvil en un arco circular, le parece que hay una fuerza que lo empuja hacia afuera, lejos del centro del círculo. Pero no hay ningún objeto que pueda ejercer una fuerza sobre usted en esta dirección. Es solo una fuerza aparente. Como se ve desde el exterior en un marco no acelerado, el cinturón de seguridad y / o la puerta lo empujan hacia adentro, que de hecho es la dirección de la aceleración en movimiento circular a velocidad constante.

Nuestros cuerpos tienden a darnos un sentido opuesto si fuerzan direcciones en casos como este. Por ejemplo, cuando estás en un automóvil que está acelerando hacia adelante, parece que hay algo que te empuja hacia el respaldo del asiento. De hecho, dado que está acelerando hacia adelante, la fuerza neta que produce esta aceleración también es hacia adelante, y es producida por el respaldo del asiento.

No existe tal cosa como la fuerza centrífuga.

Así que olvídate de tratar de entenderlo.

Las leyes del movimiento, resumidas por Newton, son todo lo que sucede en la situación a la que se alude.

Seamos visuales.

Imagina que tienes un peso pequeño en el extremo de una cuerda, como un yoyo. Ahora comience a dar vueltas y vueltas (en un plano vertical). Ahora, cuando el yoyo esté directamente sobre tu mano (es decir, la cuerda es vertical), ¡suéltalo! ¿A dónde va el yoyo? Dudaré y dejaré que lo pienses.

Antes de seguir leyendo, ¿lo has pensado? ¿Lo intenté? Ok, sigue leyendo.

¡El yoyo NO volará en absoluto! ¡En lo mas minimo! Continuará en una línea horizontal recta, a 90 grados de la cuerda cuando la suelte. Por supuesto, la gravedad hará que se curve hacia abajo, pero esa es otra fuerza.

Todo lo que está sucediendo es que se está demostrando la primera ley de Newton: “un cuerpo mantiene su estado de reposo o movimiento uniforme en línea recta hasta que actúe una fuerza externa”. en este caso, continúa en línea recta paralela al suelo pero inmediatamente comienza a curvarse bajo la fuerza de la gravedad.

Hay una fuerza, llamada fuerza centrípeta y se define como “El componente de la fuerza que actúa sobre un cuerpo en movimiento curvilíneo que se dirige hacia el centro de curvatura o eje de rotación. La fuerza centrípeta es necesaria para que un objeto se mueva con movimiento circular ”. Esta fuerza evita que el yoyo, en nuestro ejemplo, mantenga su movimiento uniforme en línea recta.

Muy en serio, si te olvidas de tratar de entender la “fuerza centrífuga”, ¡realmente entenderás lo que realmente está sucediendo!

La fuerza centrífuga es una fuerza pseudo / ficticia.

En marcos de referencia acelerados, a veces los objetos tienden a moverse a una velocidad constante incluso cuando hay una fuerza resultante sobre los objetos. Los físicos explicaron esto introduciendo una pseudo fuerza. En realidad, descubres que el objeto se mueve con velocidad constante porque la aceleración del marco de referencia es la misma que la aceleración del objeto. Si las velocidades iniciales también son las mismas, entonces el objeto parece estar en reposo.

De hecho, se introdujo una pseudo fuerza para usar las Leyes de Newton en marcos de referencia acelerados. Déjame elaborar
Digamos que está montando una bicicleta y está a punto de dar una vuelta circular.
Suponga que no se resbala en el asiento, es decir, que hay suficiente fricción entre la parte inferior y el asiento. Mientras gira, tanto usted como la bicicleta se mueven en un camino circular. Esto sucede debido a una fuerza centrípeta (que es un componente de la fuerza de fricción y la fuerza normal).

Sin embargo, cuando tú (el observador) te miras a ti mismo (lo observado), estás en reposo. Pero definitivamente sabe que existe una fuerza de contacto entre usted y el asiento por lo que se mueve en círculo. Por lo tanto, se viola la Ley de Inercia porque se supone que no debes moverte (solo estoy hablando de traslación. La rotación pura puede ser causada incluso si la fuerza neta es cero) solo si la fuerza resultante sobre ti es cero. Entonces, introdujimos una pseudo fuerza (fuerza centrífuga) que es igual en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza centrípeta para que la fuerza resultante se vuelva cero cuando te veas a ti mismo. Se puede usar el mismo argumento para verificar las otras dos leyes de movimiento.

Llamamos a la fuerza centrífuga una fuerza ficticia / pseudo porque no sabemos qué causa esta fuerza. A veces puede encontrar que la fuerza centrífuga “realmente existe”, pero eso no la convierte en una fuerza real porque todavía no sabemos qué causa esta fuerza. Realmente existe porque está de acuerdo con la definición de fuerza.

Me parece que la mejor y más natural forma de entender las cosas es vincularlas con las propias experiencias (créditos a Aditya Sivakumar). Podría intentar saber más sobre la fuerza centrífuga al experimentarla. Pero, francamente, creo que es lo más lejos que puede llegar cualquiera.
Concluyo diciendo que la fuerza centrífuga es una fuerza ficticia y existe; similar a cualquier otra fuerza real.

Un objeto que viaja en un círculo se comporta como si estuviera experimentando una fuerza externa. Esta fuerza, conocida como fuerza centrífuga, depende de la masa del objeto, la velocidad de rotación y la distancia desde el centro. Cuanto más masivo es el objeto, mayor es la fuerza; cuanto mayor es la velocidad del objeto, mayor es la fuerza; y cuanto mayor es la distancia desde el centro, mayor es la fuerza.
Es importante tener en cuenta que la fuerza centrífuga no existe realmente. Lo sentimos, porque estamos en un sistema de coordenadas no inercial. Sin embargo, parece bastante real para el objeto que se gira. Esto se debe a que el objeto cree que está en una situación no acelerada, cuando en realidad no lo está. Por ejemplo, un niño en un tiovivo no está experimentando ninguna fuerza real hacia afuera, pero debe ejercer una fuerza para evitar volar fuera del tiovivo. Debido a que la fuerza centrífuga parece tan real, a menudo es muy útil usarla como si fuera real. Cuanto más masivo es el objeto, mayor es la fuerza. Sabemos que esto es cierto porque un adulto tendrá más dificultades para permanecer en un carrusel que un niño. Cuanto mayor es la velocidad de rotación, mayor es la fuerza hacia afuera. Sabemos que esto es cierto porque un tiovivo es más difícil de mantener, cuanto más rápido gira. Si te alejas más en el carrusel, tendrás que ejercer una fuerza mayor para mantenerte. Para permanecer en un camino circular, debemos ejercer una fuerza hacia el centro llamada fuerza centrípeta (o “búsqueda del centro”). Considere una cuerda con una pelota en el extremo. Puedes girar la pelota en un círculo sobre tu cabeza mientras te aferras a la cuerda. La pelota experimenta la llamada fuerza centrífuga, y es la cuerda la que proporciona la fuerza para mantenerse en movimiento en el círculo.
Fc = mv2 / r, donde Fc = fuerza centrífuga, m = masa, v = velocidad y r = radio.
Un objeto que viaja en un círculo se comporta como si estuviera experimentando una fuerza externa. Esta fuerza se conoce como la fuerza centrífuga. Es importante tener en cuenta que la fuerza centrífuga no existe realmente. Sin embargo, parece bastante real para el objeto que se gira. Por ejemplo, un niño en un tiovivo no está experimentando ninguna fuerza real hacia afuera, pero debe ejercer una fuerza para evitar volar fuera del tiovivo. El niño cree que él / ella está en un marco de referencia inercial, cuando en realidad no lo está. Un objeto que viaja en un movimiento circular se acelera constantemente y, por lo tanto, nunca se encuentra en un marco de referencia inercial. Como la fuerza centrífuga parece tan real, a menudo es muy útil usarla como si fuera real. La ecuación anterior muestra que la fuerza depende de v-cuadrado sobre r. Como v aumenta con el radio, la fuerza también aumentará con el radio. Si está de pie en el carrusel, tendrá más dificultades para permanecer mientras se aleja del centro si el carrusel gira a una velocidad constante.

Estrictamente hablando, no existe tal cosa como una fuerza centrífuga, solo existe el efecto centrífugo, el hecho de que parece que somos arrojados hacia un lado cuando un automóvil gira. Desde el punto de vista de un marco inercial (por ejemplo, alguien parado en la acera), el automóvil gira a la izquierda mientras continuamos moviéndonos en línea recta debido a la inercia; la distancia entre nuestro cuerpo y el costado del automóvil disminuye a medida que el automóvil se mueve hacia nosotros; Interpretamos esto como nuestro cuerpo moviéndose hacia el automóvil.
En un marco de referencia no inercial, como en un marco giratorio, necesitamos introducir la fuerza centrífuga para que las leyes de Newton funcionen. Tales fuerzas se llaman fuerzas inerciales. Otro ejemplo de una fuerza inercial es la fuerza de Coriolis. El ejemplo más sorprendente de una fuerza de inercia es Gravity! Todas las fuerzas de inercia son de naturaleza geométrica, derivadas puramente de transformaciones de un marco de referencia inercial al marco no inercial; Al ser geométrico, el efecto de una fuerza de inercia es el mismo en todos los objetos, lo que significa que la fuerza es proporcional a la masa del objeto.

Si ha estudiado marcos de referencia rotativos, entonces debe saber qué es la fuerza centrífuga. Es una fuerza inercial (a veces llamada ficticia) que existe solo en los marcos de referencia rotativos.

Si no sabe qué es un marco de referencia giratorio, probablemente no esté trabajando en uno, incluso si está estudiando alguna forma de movimiento circular.

Si no está trabajando en un marco de referencia giratorio , lo mejor que puede hacer con la fuerza centrífuga es olvidarse por completo . Excepto que la fuerza de inercia requerida en los marcos de referencia rotativos no existe . Podrá resolver todos los problemas de física que encuentre sin necesidad de utilizar la fuerza centrífuga inexistente .

Se propone esta fuerza conceptual para comprender el movimiento estable de un objeto sobre otro, o el movimiento constante de un electrón en cierta órbita alrededor del núcleo, porque en ambos casos hay una fuerza de atracción hacia el centro, el primero es la fuerza gravitacional , y la segunda fuerza de Coulomb, que en este caso es atractiva. Por lo tanto, esta fuerza centrífuga es la fuerza que equilibra la fuerza atractiva hacia el centro, se da como Fce = mv ^ 2 / r = ma, donde a = v ^ 2 / r. Puede ser que si te mueves alrededor de un círculo montando una bicicleta, podrías sentirlo. O si estás en un automóvil que se mueve recto, entonces curva en tu automóvil alrededor de un camino circular, sentirás tal fuerza empujando. Es una sensación, pero también tiene una intereratación física, relacionada con el movimiento circular.

Soy un tipo de cómic que ama la física. Para este me refiero a la gran explicación de xkcd.

Vea este enlace para todos los detalles: http://www.explainxkcd.com/wiki/ …

La fuerza centrípeta es una fuerza ficticia (existe solo en marcos de referencia no inerciales.

Imagine un paseo circular en el que un niño se sienta en un caballo y se mueve en círculo. Sabemos que la varilla que sostiene al caballo ejerce una fuerza centrípeta para mantener el caballo moviéndose en círculo, es decir, tirando de la fuerza hacia el centro del círculo.

Ahora imagina que estás mirando al caballo y al niño desde arriba y te estás moviendo con ellos. También imagina que no puedes ver nada más. Entonces usted y el caballo son UN sistema. Mirando al caballo, no lo verías moverse, porque te estás moviendo con él. Eso significa que el caballo está parado según usted. Sin embargo, usted sabe que hay una fuerza de fuerza de tracción desde la barra hacia el centro del círculo. Pero como el caballo está parado, la fuerza NET que actúa sobre él DEBE SER CERO. Entonces, aparentemente, hay una fuerza dirigida lejos del centro del círculo para cancelar la fuerza centrípeta. Esta fuerza recibe el nombre de fuerza centrífuga.

Tenga en cuenta que la fuerza centrífuga solo existe en marcos no inerciales como el discutido anteriormente, en el que está girando con el caballo y, por lo tanto, está viendo el sistema desde un marco que se está moviendo.

La idea de la fuerza entrífuga c es a menudo causa de confusión. En física, es lo que se llama una fuerza ficticia, pero (curiosamente) eso no significa que la fuerza no exista. Estas fuerzas existen, pero solo en un marco de referencia particular .

Por ejemplo, la Luna orbita la Tierra en una órbita estable. Sin embargo, eso no se debe a que la fuerza centrífuga arroja la Luna hacia afuera, equilibrando la fuerza gravitacional de la Tierra. Aquí hay un enlace sobre la órbita de la Luna. No te preocupes si algo está demasiado avanzado. Creo que da una buena explicación sobre qué es realmente la fuerza centrífuga.

¿La fuerza centrífuga sostiene la Luna?

Mi primer intento de enseñanza.
Vamos a realizar un pequeño experimento. Toma una cubierta de plástico. Llénalo con bolas. Ahora gírelo rápido en un patrón de círculo vertical. Notarás que las bolas no se caen de la cubierta. Esto se debe a que una fuerza actúa sobre ellos y los mantiene ocultos. Esto se llama la fuerza centrífuga.

Por lo tanto, definimos la fuerza centrífuga como la fuerza que actúa sobre un cuerpo en movimiento circular perpendicular a la dirección de su movimiento. 😀

La fuerza centrífuga es una fuerza necesaria para mantener un objeto en movimiento alrededor del centro. Es una condición para que esto suceda, no una fuerza real.

Puede estar hecho de tensión en una cuerda, o gravedad o electricidad. Cuando equiparas los dos, se trata de “la gravedad mantiene la luna en órbita” = la fuerza de la gravedad = la fuerza centrífuga necesaria para mantener la luna en órbita.

Lo llamamos fuerza centrífuga porque parece una fuerza para alguien que lo acompaña. Suponga que está subiendo una larga escalera en un tubo estrecho como un pozo, y deja caer un martillo. Caería más allá de tus pies. Ahora suponga que en secreto ese tubo se ha colocado en el espacio en algún lugar, y se está girando alrededor del extremo superior a la velocidad correcta para falsificar la gravedad. Verías casi lo mismo, aunque no haya gravedad. Si sueltas un martillo, intentará (desde la vista exterior) ir en línea recta. Para usted, eso significa moverse más allá de sus pies, y si la velocidad es correcta, g = v ^ 2 / r y se ve igual (aunque muy pronto sería golpeado por un lado del tubo y se deslizaría a lo largo de él …)

En un marco inercial (uno que no está acelerando) no hay fuerzas ficticias. El observador externo no ve que se tira del martillo a ninguna parte, solo trata de ir en línea recta. F = ma se sostiene en marcos inerciales. Para hacer que F = ma se sostenga en un marco de aceleración, puede agregar una fuerza ficticia, como la fuerza centrífuga, para corregir su propia aceleración. Esencialmente, estás tomando la parte de “ma” que estás fingiendo que no existe (porque estás montando con ella), y la mueves al otro lado de la ecuación y finges que es una fuerza.

Por lo tanto, se trata de si desea que F = ma se mantenga solo en cuadros inerciales o en todos los cuadros. Si acelera, necesita agregar fuerzas ficticias o renunciar a F = ma. Algunas personas simplemente dicen, “¡adhiérense a los marcos inerciales!” Otros no. Es por eso que la gente todavía discute al respecto.

Nota graciosa: esto realmente causó muchas discusiones mi primer año en el MIT entre un compañero de clase y yo. Discutimos sobre las descripciones de muchos problemas y, sin embargo, ambos seguían recibiendo la respuesta correcta. No pudimos entender de qué estábamos discutiendo hasta el final, hicieron un capítulo sobre marcos no inerciales, nos miramos y nos dijimos: “¡OH!”. Agregué: “He estado trabajando instintivamente en ¡marcos no inerciales todo el semestre y compensando correctamente!

La fuerza centrífuga es un poco inapropiado. La fuerza centrípeta sería correcta, porque es necesaria una fuerza dirigida al centro del movimiento curvo para evitar que un objeto siga recto. Piensa en una honda arrojando una piedra. El cazador tiene que tirar de la piedra hacia su mano que sostiene la honda cuando quiere mantener la roca moviéndose sobre su cabeza en un plano horizontal o al lado de su cabeza en el plano vertical. Es la fuerza de reacción que ejerce la roca a través de la honda en la mano lo que hace que las personas normales experimenten y piensen en la fuerza centrífuga, pero esa es una fuerza en la mano, que apenas se mueve. La fuerza sobre la roca que hace que siga un camino circular apunta a la mano, su centro de movimiento. Cuando se abre la honda, la roca detiene inmediatamente su movimiento circular y continúa en una trayectoria recta hacia la presa, ligeramente doblada hacia abajo por la gravedad. La roca golpea y mata o adormece a la presa el tiempo suficiente para recogerla como alimento.