¿Por qué la fuerza centrífuga se llama pseudo fuerza?

P: ¿Por qué la fuerza centrífuga se llama pseudo fuerza?

Cuando algunas fuerzas que actúan sobre un cuerpo en un marco de referencia no inercial se denominan fuerzas pseudo o ficticias, esto significa que si bien puede usar la fuerza como parte de una balanza para calcular lo que está observando si fuera visto desde un punto de referencia inercial, notarías que esta fuerza está ausente.

En el caso de la fuerza centrífuga, cuando el marco de referencia imagina que el punto de vista está girando (es decir, modelando un objeto giratorio como si estuviera quieto y el mundo a su alrededor gira) la fuerza centrífuga se considera una fuerza reactiva lógica que atrae objetos masivos hacia el borde exterior del sistema giratorio y finalmente actúa para arrojarlos. Sin embargo, si imaginamos que el mundo está quieto y nuestro sistema incluye un objeto o región giratoria (que refleja más el verdadero estado), nos damos cuenta de que lo que vimos antes como fuerza centrífuga es en realidad la inercia de los objetos masivos que interactúan con la región / objeto giratorio y están siendo afectados por la aceleración del giro del sistema resistiendo el cambio en su velocidad. No existe una fuerza real generada por nada para alejarlos, sino que es el objeto masivo que intenta moverse en línea recta y en su lugar se ve afectado y su velocidad cambia por la rotación en el sistema.

El segundo ejemplo es un marco de referencia inercial, donde el observador está estacionario con relación al mundo alrededor del sistema y los objetos que se observan están en movimiento debido a fuerzas reales. El primer ejemplo se denomina comúnmente marco de referencia giratorio y no es inercial.

Esto no quiere decir que un marco de referencia giratorio es algo terrible y nunca debe usarse, sin importar lo que alguien diga lo contrario. Lo usamos con bastante frecuencia en la industria cuando modelamos / diseñamos centrífugas u otros equipos de hilatura. Es simplemente que, si bien es útil en los cálculos dentro del marco de referencia adecuado, aún debe tener en cuenta que una pseudo-fuerza como la fuerza centrífuga no está presente como resultado de una fuerza real generada en la naturaleza. Si no por otra razón que no sea entender por qué algunas personas harán una mueca cuando lo mencionas. 😉

Ahora, tenga en cuenta que esto es física clásica. Lo que es una fuerza “real” aquí (como la gravedad) no recibe el mismo tratamiento cuando miramos el mundo a través de la lente de General Relativity. Sin embargo, la física clásica sigue siendo lo que usamos para construir nuestras maravillas de ingeniería, y las fuerzas pseudo y “reales” son conceptos muy útiles para eso.

Esta pregunta, o una muy relacionada, se ha hecho muchas veces en Quora. Puede buscar quora en el tema de ‘fuerza centrífuga’.

Aquí está mi respuesta a una de esas preguntas: la respuesta de Ron Brown a ¿Es real la fuerza centrífuga?

El argumento esencial es este: las fuerzas sobre los objetos son causadas por interacciones con otros objetos. El objeto A empuja al objeto B (y en esa interacción, B está empujando simultáneamente al objeto A). Pero la llamada fuerza centrífuga no es una interacción con otro objeto. Entonces no es una fuerza. Es un término agregado a la segunda ley de Newton para explicar la aceleración inherente asociada con un sistema de coordenadas rotativas cuando se describe el movimiento de un objeto en ese sistema.

¿Por qué la fuerza centrífuga se llama pseudo fuerza?

La razón es psicológica, no física.

Cuando un objeto está girando, partes de él lejos del centro de rotación están sujetas a una fuerza que tiende a empujarlo más lejos del centro de rotación. Esto se evidencia claramente a cualquiera que haya sido testigo de la ruptura de una muela abrasiva, una centrífuga, un volante y similares. La gente ha sido asesinada de esa manera.

Si se considera un evento de este tipo desde un punto de vista no giratorio, se puede considerar que dicha ruptura es una manifestación de la tendencia de cada parte de un objeto a moverse en línea recta. Si uno considera dicho evento desde un punto de vista que gira con el objeto, el mismo evento puede verse como una manifestación de la fuerza centrífuga. La fuerza centrífuga existe en un sistema de coordenadas, y no existe (o, más bien, tiene magnitud cero) en otro.

Una característica fundamental de la física es que sus leyes son igualmente aplicables en cualquier sistema de coordenadas.

Algunos sistemas se entienden más fácilmente en un sistema de coordenadas, algunos en otro, pero todos son igualmente válidos.

Mi jefe una vez citó un problema en el que él y un colega habían trabajado durante media hora y no lograron resolverlo. Lo resolví en dos minutos, usando un sistema de coordenadas rotativas, en el que la fuerza centrífuga era perfectamente real.

Otro ejemplo es la gravedad. En un sistema de coordenadas estacionario con respecto a la superficie de la Tierra, no es cero. En un sistema de coordenadas de caída libre, es cero. La mayor parte de la física es mucho más simple en un sistema de coordenadas de caída libre. De hecho, las ecuaciones fundamentales, como [math] F = ma [/ math], siempre se citan en un sistema de coordenadas de caída libre. Son mucho más complicados en un sistema de coordenadas con gravedad, y rara vez se citan o usan de esa manera.

El problema psicológico es que la mayoría de las personas vive la mayor parte del tiempo en la superficie de la Tierra, y la mayoría de las veces rota solo a la velocidad de la Tierra. En consecuencia, la gravedad les es más familiar que la fuerza centrífuga. Aquellos que no entienden la física erróneamente piensan que la gravedad es más real que la fuerza centrífuga. La diferencia es emocional, no real.

En física siempre describimos el universo y los eventos desde un marco de referencia inercial. Si intenta usar marcos no inerciales, siempre termina con las contradicciones. A menudo uso este ejemplo: dos autos llegan a un cruce en T. Uno gira a la izquierda y el otro a la derecha. Los ocupantes describen la forma en que sienten una fuerza centrífuga (esto parece estar bien). También informan que los árboles y edificios se mueven en sentido horario / antihorario, según el automóvil en el que se encuentren. Claramente, estas vistas no son conciliables. Esto significa que las vistas no son válidas. Entonces, en física nos apegamos a los marcos inerciales.

En un marco inercial, no hay pseudo fuerzas ni fuerza centrífuga. Mi consejo es que no pierdas el tiempo considerando las pseudo fuerzas. Las personas que los usan siempre ignoran las severas contradicciones que vienen con ellos.

La fuerza centrífuga se llama pseduo porque es una fuerza imaginaria, pero en algunos casos se vuelve útil.

Las partículas en esta fuerza son lanzadas tangencialmente hacia afuera.

Por ejemplo: al andar en bicicleta o automóvil en el camino, las partículas de lodo y las piedras son arrojadas hacia afuera tangencialmente.

Del mismo modo, al mezclar la cuajada se observa la misma fuerza.

También en el rodamiento del automóvil se observa la fuerza centrífuga.

Un ejemplo real: -considere que está en un viaje que gira en un lugar (fijo) y se puso de pie, luego eventualmente se caerá del viaje.i. e, de hecho, la fuerza centrífuga (imaginaria, pero se puede sentir).

Gracias

Suraj shah

Aadarsh

Hace poco escuché esta designación y algunas de las explicaciones que encontré en la red son difíciles de entender. Personalmente, creo que es una forma engañosa de describir esto.

Las pseudo fuerzas son la fuerza de ‘reacción’ mencionada en la Tercera Ley de Newton (cuando el objeto se está acelerando).

Cuando un objeto se acelera, la fuerza real se aplica al objeto. La inercia de los objetos “resiste” esa aceleración y proporciona la fuerza de reacción “contra” la fuerza original.

Cuando te sientas en un automóvil acelerando, sientes que te empujan hacia atrás en el asiento. Esto parece ser una fuerza proporcionada por usted al ser aplicado al asiento, pero es simplemente su inercia resistiendo la aceleración cuando el asiento lo empuja. Esa es una seudo fuerza

Cuando estás en un Merry-Go-Round, el Merry-Go-Round te empuja hacia el círculo. Su inercia quiere que continúe en línea recta y esto se siente como si estuviera presionando contra el exterior del carrusel. Nuevamente, es su inercia la que es la seudo fuerza que resiste la fuerza original.

Cuando está sentado en uno de estos marcos de referencia acelerados, esta fuerza se siente como una fuerza real que está aplicando, pero cuando se ve desde un marco de referencia no acelerado en el exterior, se dice que es más fácil entender cómo esta es la reacción fuerza.

Hay un aspecto importante de la Tercera Ley de Newton que muchas personas no aprecian completamente. Es que cualquier fuerza individual no es simplemente una fuerza única, sino que es una fuerza de doble extremo que debe empujarse en dos direcciones.

Le presento a usted y a cualquier otra persona que lea esta respuesta que, de hecho, es una Fuerza real. No es una fuerza imaginaria. La ciencia verdadera y completa es que cada fuerza tiene dos extremos. El fenómeno natural de las fuerzas no permite que una fuerza opere en una sola dirección a la vez, esta es una interpretación falsa impuesta por nuestros sentidos que se nos aclara claramente en la Tercera Ley del Movimiento de Newton si solo nos interesa entenderla completamente.

Una manera fácil de tener esto en cuenta es visualizar un pequeño resorte entre dos objetos donde se aplica una fuerza. El objeto que aplica la fuerza comprime (o expande) el resorte, pero para comprimir el resorte también debe haber una fuerza en el extremo opuesto del resorte que sea igual y empuje en la dirección opuesta a la fuerza original.

También debe comprender que esta fuerza opuesta ocurre independientemente de si el objeto está acelerando o no. si se impide que acelere algo más, esta fuerza opuesta es proporcionada por lo que impide el movimiento. Si, por otro lado, el objeto es libre de acelerar, entonces será la inercia del objeto la que proporcione esta fuerza de reacción. En este caso de aceleración, es que la inercia creó la Fuerza que se llama pseudo-fuerza.

Sospecho que la intención original de crear el término pseudo-fuerza era ayudar a comprender que no se está aplicando una fuerza. Sin embargo, personalmente creo que hace que sea más difícil de entender al referirme constantemente a los marcos de referencia inerciales en lugar de simplemente explicar que es la fuerza de reacción. Hacer referencia a un marco de referencia inercial, o un marco de referencia acelerado que es un marco no inercial, no es incorrecto, pero creo que simplemente complica un camino fácil para una buena comprensión de este fenómeno natural de las leyes físicas de nuestros universos actuales. .

Un buen amigo mío solía decir que si no te gustan las leyes de la física, tendrás que esperar el próximo Big Bang y esperar que cambien a tu favor.

Porque realmente no existe. Simplemente parece existir por un observador que se encuentra en un marco de referencia ya rotativo.

Tome un ‘pliegue’ de plomero al final de una cuerda y gírelo alrededor de su cabeza. La tensión en la cuerda tira de la sacudida hacia el centro. La aceleración siempre es de 90 grados a la velocidad, por lo que cambia su dirección, no su velocidad escalar. No hay fuerza hacia afuera, es imposible empujar algo con un trozo de cuerda.

Como pasajero en un automóvil, cuando el conductor pisa el acelerador / acelerador en primera marcha cuando cambian las luces, parece que lo empujan hacia atrás en el asiento mientras el automóvil se aleja de las luces. El automóvil está acelerando hacia adelante, no hay fuerza hacia atrás. Solo se siente como si lo hubiera, porque su marco de referencia, es decir, estar sentado en el automóvil, está acelerando hacia adelante.

Lo mismo se aplica al movimiento en un círculo. No hay fuerza hacia afuera, a menos que se encuentre dentro de un marco de referencia ya rotativo.

Digamos que estás en un tilt-a-whirl. Empiezas de pie contra lo que es esencialmente una cuna vertical. A medida que gira más y más rápido, te presionan más y más contra el acolchado.

La razón por la que la fuerza que sientes se llama pseudo-fuerza es porque se debe completamente a la aceleración de la cuna hacia ti. No hay ningún objeto o campo que realmente te empuje a la cuna. La cuna te está empujando.

Eso dicho Todavía es útil tratar la fuerza centrífuga como real y trabajar dentro de ese marco de referencia. Cada vez que las personas se vuelven demasiado pedantes al respecto, me gusta señalar que según Einstein (y respaldado por muchos experimentos en los últimos 100 años) la gravedad es tan pseudo fuerza como la fuerza centrífuga. Sin embargo, no parece molestar a nadie mientras hace sus problemas con péndulos, cánones, escaleras deslizantes y monos caídos.

Desde que crié monos, esta es una referencia tan buena como cualquiera.

Episodio 1, Guía de un mono infinito sobre la relatividad general, La jaula del mono infinito – BBC Radio 4

Centrifugal, adjetivo . Moverse o tender a alejarse de un centro.

La fuerza centrífuga no existe realmente. El concepto se usa para describir por qué algo que se mueve alrededor de otra cosa, u orbita alrededor de él, volará si la restricción, o lo que sea, haciéndolo orbitar en primer lugar, se suspende.

• La primera ley de Newton establece que cada objeto permanecerá en reposo o en movimiento uniforme en línea recta a menos que se vea obligado a cambiar su estado por la acción de una fuerza externa. Esto normalmente se toma como la definición de inercia. El punto clave aquí es que si no hay una fuerza neta que actúe sobre un objeto (si todas las fuerzas externas se cancelan entre sí), el objeto mantendrá una velocidad constante . Si esa velocidad es cero, entonces el objeto permanece en reposo. Si se aplica una fuerza externa, la velocidad cambiará debido a la fuerza.

Las leyes del movimiento de Newton

La fuerza en cuestión, que hace que el objeto orbite, es una fuerza centrípeta , que hace que el objeto vaya hacia el centro. Su ausencia es lo que causa la aparente fuerza centrífuga , que en realidad es solo la primera ley de Newton en la práctica.

Tipo inteligente, ese Newton! No es de extrañar que haya inventado las galletas de higo.

Si estoy en un automóvil acelerando hacia adelante, siento que me empujan hacia atrás en mi respaldo. Podría llamar a esto una “fuerza de cajuela”, como si hubiera un dispositivo misterioso en la cajuela de mi auto que me tira hacia atrás, pero eso es una tontería. En cambio, argumento que el asiento me empuja hacia adelante para acelerarme hacia adelante y eso es lo que siento.

Del mismo modo, si pisa los frenos, mi auto se desacelera y parece que soy empujado hacia adelante, como si fuera una “fuerza de capó” ficticia que agarra mi cuerpo. De nuevo, no es así. Realmente. mi cuerpo trata de continuar hacia adelante a una velocidad constante mientras el auto disminuye la velocidad debajo de mí. Si hubiera estado sentado en el capó, me habría deslizado del capó cuando el auto disminuyó la velocidad.

Es lo mismo con la “fuerza centrífuga”. Si conduce su automóvil en una curva cerrada, nada lo empuja hacia el exterior. De hecho, si imagina que se quitan las puertas de su automóvil y el asiento delantero es un bloque de hielo nivelado sin cinturones de seguridad, continuaría avanzando en línea recta a medida que su automóvil se movía debajo de usted en un camino curvo. No aceleró hacia afuera, en cambio, su automóvil aceleró hacia adentro debido a una fuerza centrípeta (fricción entre los neumáticos y la carretera). Vuelva a colocar las puertas en su automóvil y observaría que la puerta se acelera hacia usted y luego lo empuja hacia el mismo camino curvo que el automóvil.

La fuerza centrífuga es una pseudo fuerza porque realmente no existe, no hay nada real que la cause, ni gravedad, ni fuerza eléctrica o magnética, etc. Esto es como mi “fuerza de tronco” o mi “fuerza de campana” mencionada anteriormente. Las personas usan el término para describir un “sentimiento”, no algo real.

¿Por qué la fuerza centrífuga se llama pseudo fuerza?

Porque no es realmente una fuerza. “Centrífugo” significa “lejos del centro”. La fuerza real es centrípeta , que significa “hacia el centro”.

Coloque un peso en el extremo de un cable de unos 50 cm de largo, sostenga el otro extremo en la mano y gírelo. El peso va en un círculo.

¿Por qué va en círculo, cuando la Primera Ley de Newton dice que, en ausencia de una fuerza, un cuerpo permanecerá en reposo, o si está en movimiento, continuará en movimiento a la misma velocidad en línea recta ?

Porque el cordón restringe el peso para ir en un círculo. Para que permanezca en el círculo, el cordón debe alejarlo de la línea recta que de otro modo seguiría, ejerciendo una fuerza centrípeta sobre el peso, es decir, una fuerza hacia el centro del círculo.

Sentirás una fuerza en tu mano, empujándola hacia el peso, lejos del centro del círculo. Esta es una consecuencia de la Tercera Ley de Newton, que cuando el cordón ejerce una fuerza centrípeta sobre el peso, el peso debe ejercer una fuerza igual y opuesta sobre el cordón. Esta fuerza aparentemente centrífuga es ejercida por el peso sobre el cordón y a través del cordón en su mano. No existe una fuerza centrífuga ejercida sobre el peso, solo su tendencia natural a moverse en línea recta.

No hay ningún objeto (fuerza) que haga ese empuje. Por así decirlo, el Universo alrededor del objeto cambia de dirección.

Si estabas dormido en una silla y tu gato corría y saltaba sobre ti, en realidad no estabas siendo empujado hacia tu gato, estaba corriendo hacia ti. Lo mismo con la fuerza centrífuga.

Porque no conserva el impulso en el marco no inercial donde se mide.

En el marco no inercial donde el observador detecta una fuerza centrífuga, la fuerza centrífuga no está emparejada. Viola la tercera ley del movimiento de Newton. Si considera que la fuerza centrífuga es una acción, entonces no se puede encontrar la fuerza que es la reacción.

Por lo tanto, la fuerza centrífuga es altamente subjetiva. Las fuerzas mecánicas son objetivas, ya que siempre son causadas por la interacción de dos cuerpos corporales.

Si considera que la conservación del impulso es fundamental, entonces una fuerza que no la conserva debe ser falsa de alguna manera.

El Principio de Mach es una forma de evitar esto. Hace que la fuerza centrífuga sea objetiva en cierto sentido. Sin embargo, es solo una hipótesis hasta ahora.

Cuando hace girar un objeto, la única fuerza real que aplica es el torque. Sin embargo, de alguna manera, cualquier cosa en el costado del objeto saldrá volando si no lo mantiene en su lugar.

Claramente, se requiere algún tipo de fuerza para combatir este efecto resultante, a pesar de que la única fuerza que aplicaste fue un torque en el centro del objeto. Por lo tanto, la fuerza centrífuga es una seudo fuerza. Solo existe como resultado del torque, y el torque es la única fuerza requerida.

La fuerza centrífuga se llama pseudo fuerza porque el término “fuerza centrífuga” es un nombre inapropiado, por lo que técnicamente no es una fuerza. La “fuerza” que siente cuando su automóvil gira en una curva y se siente “empujado” hacia el exterior de la curva es en realidad solo su inercia, que intenta mantener su movimiento tangente al camino en el que se encuentra. El asiento para el automóvil y la cabina ejercen una fuerza normal en la dirección centrípeta (centro) debido a esta inercia. Entonces, la “fuerza centrífuga” no es una fuerza, sino simplemente la Primera Ley de Newton.

Porque no es una fuerza real. Es un poco ilusorio, en el sentido de que si fueras el objeto en el centro inercial, no sentirías que te estabas moviendo, aunque lo fueras.