¿Es real la fuerza centrífuga?

He escrito sobre esto antes, pero parece haber cierta confusión sobre este tema. (En realidad, no me sorprende, ya que es bastante sutil). Esto puede ser más largo de lo necesario, pero espero aclarar algunos conceptos erróneos.

Las fuerzas sobre cualquier objeto son siempre el resultado de una interacción con algún otro objeto. Siempre. La esencia de la tercera ley de Newton es que las fuerzas son interacciones entre dos objetos, y que la interacción mutua hace que la misma fuerza de magnitud actúe sobre cada objeto, pero en direcciones opuestas.

La segunda ley de Newton trata de cómo cada objeto reacciona a todas las fuerzas que actúan sobre él. Es decir, la suma vectorial de todas las fuerzas hace que el objeto acelere en la dirección de la fuerza neta, y la magnitud de esa aceleración es inversamente proporcional a la masa del objeto.

Tenga en cuenta que todavía no he mencionado “fuerza centrípeta” o “fuerza centrífuga”. Esas dos “fuerzas” (verás por qué pongo las comillas en un minuto) entran en juego cuando hablamos de objetos que se mueven en círculo. De hecho, también entran en juego cada vez que un objeto viaja en un camino curvo, ya sea un círculo o no. (La razón es sutil, pero tiene que ver con cualquier cambio de dirección asociado con el movimiento de un objeto que puede considerarse en un arco, incluso si el radio de curvatura de ese arco está cambiando continuamente. Es decir, momentáneamente está en ” movimiento circular”.)

Cuando un objeto en movimiento cambia su dirección, se acelera independientemente de si su velocidad está cambiando o no. Es decir, una aceleración es un cambio en la velocidad, lo que significa que su velocidad cambia, su dirección cambia o ambos. Pero la segunda ley de Newton establece que una aceleración es siempre el resultado de una fuerza neta que actúa sobre el objeto. Si no actúa una fuerza neta, el objeto continúa viajando en línea recta a velocidad constante.

Entonces, ¿qué sucede cuando un objeto viaja en un círculo? Supongamos que su velocidad es constante, lo que hace que sea más fácil pensar en ella. Si la velocidad es constante, pero la dirección no lo es, la aceleración es en la dirección del cambio en el vector de velocidad. Pero el vector de velocidad siempre es tangencial a la trayectoria circular en la que se encuentra el objeto, por lo que la aceleración debe ser perpendicular a esa dirección (ya que la velocidad no está cambiando). Eso significa que la aceleración es hacia el centro del círculo. Llamamos a esa aceleración centrípeta , que simplemente significa “hacia el centro”. Pero la fuerza que causa esa aceleración centrípeta es la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el objeto que viaja por un camino circular. Entonces llamamos a esa fuerza neta la fuerza centrípeta . Todo lo que significa es que las fuerzas reales que actúan sobre el objeto tienen una suma vectorial hacia el centro de la ruta circular. No hay una fuerza separada llamada fuerza centrípeta además de aquellas fuerzas reales que causan el cambio de dirección.

Si sucede algo que hace que esas fuerzas de repente vayan a cero, ya no hay una aceleración hacia el centro del círculo y el objeto simplemente continúa en la dirección en que viaja tangencialmente al círculo.

Considere un par de ejemplos: piense en su mejor amigo balanceando una pelota en una cuerda en un círculo horizontal sobre su cabeza (por cualquier razón). En ese círculo horizontal, ¿cuál es la única fuerza que actúa sobre la pelota? La tensión en la cuerda ejerce una fuerza hacia el centro del círculo y eso cambia la dirección del movimiento de la pelota en un camino circular. Si no le gusta ese ejemplo, piense en la luna en su órbita (casi) circular sobre la tierra. La única fuerza es la gravedad y eso le da a la luna su aceleración centrípeta: acelera hacia la tierra sin acercarse nunca a ella.

Todas las fuerzas y aceleraciones en el plano de la trayectoria circular se explican en la descripción anterior y en esos dos ejemplos.

Entonces, ¿qué es la fuerza centrífuga ? Si en lugar de sentarse y mirar la pelota en la cuerda que viaja en un círculo uniforme sobre la cabeza de su amigo, ¿qué pasaría si estuviera en una plataforma giratoria moviéndose exactamente a la misma velocidad de rotación que la pelota y la cuerda? Verías una bola en una cuerda que sobresale directamente; no parece que se mueva en absoluto. Sabrías (o podrías medir) la tensión en la cuerda. Sabrías que es una fuerza real. Pero, ¿por qué la cuerda sobresale? Desde su perspectiva sobre esa plataforma giratoria, parecería como si una fuerza mágica estuviera alejando la bola del centro del círculo para mantener la cuerda tensa. No hay nada allí, por supuesto, pero así es como se vería. Eso es lo que llamamos la fuerza centrífuga. No es una fuerza real, es la forma en que podemos racionalizar lo que vemos cuando vemos este problema desde el punto de vista de un sistema de coordenadas rotativo. Es una fuerza ficticia , o quizás más técnicamente, una seudo fuerza . Lo que se llama fuerza centrífuga no es causado por una interacción con otro objeto. No es una fuerza real.

Un último ejemplo: cuando eres un pasajero en un automóvil que dobla una esquina muy rápidamente a la izquierda (lo sé, es divertido para el conductor, al menos), sientes que te arrojan al lado derecho del automóvil . La “fuerza” que siente (hay esas comillas nuevamente) es la fuerza centrífuga. ¿Es real? Me da un poco de ganas. Pero lo que siente es su tendencia a viajar en línea recta mientras el automóvil gira rápidamente a la izquierda. La fuerza real que hace que gire a la izquierda con el automóvil es la fricción en el asiento, el cinturón de seguridad, la puerta de la derecha o los refuerzos del asiento empujando sobre su costado u hombro, etc., todos actuando hacia el interior de la curva. Esas fuerzas son reales y son centrípetas .

La fuerza centrífuga se denomina comúnmente “fuerza ficticia”, lo que significa que no aparece en los marcos de referencia inerciales. En cuanto a si es “real” depende de su definición de “real”.

La fuerza centrífuga se puede hacer para hacer el trabajo; como cuando levanta masas en un regulador de vatios. La fuerza centrífuga puede acelerar las masas en el marco de referencia giratorio.

Masas aceleradoras; trabajando; No estoy seguro de qué otra cosa debe hacer una fuerza para ser una fuerza “real”.

Si la afirmación es que los marcos de referencia giratorios no cuentan, estaría de acuerdo en que no son equivalentes a los marcos inerciales; sin embargo, los ingenieros y físicos usan marcos de referencia rotativos todo el tiempo. Intente visualizar una “órbita de herradura” en un marco de referencia no giratorio, o explíquela sin recurrir a la fuerza centrífuga.

Se ha convertido en la costumbre referirse a esto como una pseudo Fuerza. Sostengo que hacerlo realmente complica las cosas y confunde a las personas y es por eso que las personas tienen que hacer esta pregunta. No había oído hablar de una pseudo-fuerza antes de 2017 cuando la escuché en una pregunta de Quora.

Cuando realmente entiendes las tres leyes de Newton, en particular su tercera ley, lo que debes entender es que todas las fuerzas son en realidad fuerzas de doble extremo. No Force solo empuja en One Direction. Si crees que sí, simplemente no estás viendo el problema correctamente.

Después de profundizar en lo muy prolijo y lo que yo llamaría descripciones altamente pseudo-técnicas de pseudo fuerzas, me tomó un tiempo darme cuenta de que estas no son más que la “reacción” mencionada en la Tercera Ley de Newton. En todos los casos que he podido averiguar, no es más que el resultado de la inercia. Puedes verlo como la fuerza que la inercia provoca para resistir una aceleración. Creo que es más fácil simplemente referirse a él como una “fuerza de inercia”.

Sentado en un carrusel, quiere volar al exterior porque su cuerpo quiere seguir viajando en línea recta a una velocidad constante. Esto es lo que describe la primera ley de Newton.

Podemos decir que nuestra inercia es lo que nos da esa propiedad. Es decir, el deseo de seguir moviéndose en línea recta.

Si empujas el hombro de tu amigo, sientes una fuerza en tu mano, esa es una sensación muy real que tienes en la mano. Sin embargo, es simplemente una manifestación del hecho de que todas las fuerzas actúan en dos direcciones en los dos cuerpos diferentes. Si imagina un pequeño resorte entre los puntos de contacto, sabrá que el resorte debe comprimirse cuando empuja el hombro de su amigo. También sabemos que para comprimir un resorte debe empujarlo por igual en ambos extremos. Entonces, cuando comprimes un resorte, empuja las palabras por igual en dos direcciones. Sin embargo, solo hay un resorte y está empujando hacia afuera.

También ayuda a comprender la presión en los fluidos y cómo actúan en todas las direcciones, así como también cómo la presión puede empujar hacia arriba y hacia abajo al mismo tiempo.

De todos modos, esa es mi opinión al respecto. Sostengo que es una complicación innecesaria cuando no entiendes realmente las tres leyes de Newton.

\ escudos arriba \

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!

No.

La fuerza centrífuga es una fuerza ficticia. Sin embargo, la fuerza centrípeta es una fuerza real.

La fuerza centrífuga solo es aparente debido a un objeto que desea continuar en línea recta.

Es por eso que cuando giras a la derecha en un auto sientes que algo te está forzando a la izquierda cuando, de hecho, es solo tu cuerpo tratando de continuar en su dirección de movimiento.

La fuerza real, o fuerza centrípeta, está realmente en la dirección opuesta a la fuerza centrífuga aparente.

Si siente que está siendo forzado a la izquierda en un automóvil mientras gira a la derecha, la fuerza real se dirige hacia la derecha aunque sienta una fuerza dirigida hacia la izquierda.

La fuerza centrífuga es una seudo fuerza que no se considera una fuerza real ya que se desconoce su origen o causa. La fuerza centrífuga ciertamente existe. Es interesante saber aquí que aunque la fuerza centrípeta es una fuerza real, no sentimos eso, sino que sentimos una fuerza en una dirección exactamente opuesta, esto se llama fuerza centrífuga. La fuerza centrífuga se aleja del centro y es la única fuerza que sentimos. El mejor ejemplo para esto es el tiovivo, ya que cuando nos sentamos en el borde sentimos un tirón hacia afuera (fuerza centrífuga) en lugar de un tirón hacia adentro (fuerza centrípeta). La explicación correcta para la pseudo fuerza aún no se conoce, pero podemos suponer que es una fuerza de reacción a la fuerza centrípeta.

Nota: Solo existe en un marco de referencia no inercial.

No, no lo hace. La fuerza centrífuga es un ejemplo de pseudoforce, que debe introducirse en un marco de referencia no inercial para que las leyes de movimiento de Newton (en realidad válidas solo en marcos de referencia inerciales) sean aplicables incluso en marcos no inerciales. Déjame aclarar con un ejemplo. Considere a dos personas que se rodean en un tiovivo. Están en reposo uno con respecto al otro. Sin embargo, son conscientes de que están girando en un tiovivo, así que claramente, debe haber una fuerza centrípeta que los empuje. Ahora tenemos un problema aparente: las dos personas están en reposo, pero están claramente bajo la acción de una fuerza centrípeta. Hay dos formas de salir de este problema: darse cuenta de que las leyes de Newton no son aplicables en un marco de referencia giratorio o inventar una fuerza ficticia, la fuerza centrífuga, que cancele exactamente la fuerza centrípeta y produzca el resultado de que los dos objetos están en descansar wrt el uno al otro. Prefiero el primer acercamiento.

Para empeorar las cosas, tiene la ecuación: F = mv2 / r, que a menudo se llama “equiparar las fuerzas centrípetas y centrífugas”. No es tan; es básicamente la segunda ley de Newton. v2 / r es la aceleración radial, así que lo que en realidad estamos escribiendo es F = ma!

Entonces, ¿qué pasa con el hecho de que cuando un vehículo gira a la izquierda, nos empujan a la derecha? ¿No es esa fuerza centrífuga? No, lo que está sucediendo (desde un marco de referencia inercial) es que el vehículo se mueve hacia la izquierda pero su cuerpo continúa moviéndose en línea recta. La distancia entre usted y el vehículo se reduce, no porque se mueva hacia la derecha sino porque el vehículo se mueve hacia la izquierda. ¡No estás empujando contra el vehículo, está empujando contra ti!

Depende de lo que quieras decir con “real”.

La fuerza centrífuga se entiende mejor como un efecto emergente de rotación.

… Si asume que un marco de referencia giratorio (es decir, no inercial) era inercial, entonces debe introducir fuerzas fantasmas en el modelo mundial para tener en cuenta el comportamiento de los objetos tal como se ven desde ese marco.

Sin embargo, si queremos configurar un marco giratorio, lo que notamos es que no hay fuerza centrífuga aplicada … solo el efecto de que haya uno, y eso solo si estamos girando con el marco. Lo que sí tenemos es una fuerza centrípeta aplicada requerida para que ocurra la rotación.

Al otorgar esta primacía de “visión externa”, se pueden incluir rotaciones en una teoría del movimiento más general que cubre otros tipos de movimiento con menos ecuaciones o entidades extrañas asumidas.

Dado que hay una explicación más simple que es más inclusiva, el valor predeterminado es que la suposición (que es válida para tratar un marco de referencia giratorio como inercial con fuerzas mágicas adicionales) recae en la Navaja de Occam. Decimos esta vista

Pero el efecto que denominamos “fuerza centrífuga” es un efecto real, bien documentado, con evidencia suficiente para garantizar la creencia de que es real.

La fuerza centrífuga es una seudo fuerza, o una fuerza falsa, pero la centrípeta es una fuerza real. La fuerza centrífuga solo se introduce para explicar los movimientos de un cuerpo en un marco de referencia circular no intertial.

Debe ser real o la gente no usaría centrifugadoras para separar los productos químicos. Es cierto que para mantener un objeto en una órbita circular se debe aplicar una fuerza centrípeta y la fuerza centrípeta más la velocidad del objeto son los únicos parámetros que configuran la trayectoria circular del objeto, sin embargo, toda esa verdad no hace que la fuerza centrífuga sea falsa. La tercera ley de Newton implica que cuando un objeto es arrastrado por una fuerza centrípeta, el objeto reacciona por una fuerza opuesta, en este caso la fuerza centrífuga. Si no existiera la fuerza centrífuga, el objeto estaría cayendo al centro de rotación.

No, la fuerza centrífuga es una fuerza ficticia. En el marco de referencia del cuerpo giratorio, el cuerpo experimenta una fuerza radialmente hacia afuera del movimiento circular. Solo mencionamos que tiene fuerza centrífuga. Pero en realidad no hay una fuerza así. Solo la fuerza centrípeta actúa sobre el cuerpo para mantener el cuerpo en movimiento circular.

En lo que a mí respecta, la fuerza centrífuga es una fuerza real porque equilibra la fuerza centrípeta; de lo contrario, el objeto se movería en la dirección de la fuerza centrípeta que no lo hace.

Para resolver este problema de una vez por todas, conecte una bola de metal pesado a un hilo débil y gire más y más rápido. Finalmente, el hilo se rompe. Entonces, ¿qué causó la ruptura del hilo? ¿La fuerza centrípeta o la fuerza centrífuga?

Además, ¿por qué tenemos una centrífuga y no una centrífuga?

Una vista alternativa: la dirección instantánea del movimiento de un cuerpo, moviéndose en trayectoria circular se desvía ligeramente hacia afuera de la tangente a su trayectoria. Esto proporciona desplazamiento hacia afuera del cuerpo desde el centro de curvatura de su trayectoria. Este desplazamiento se asigna a la acción de la fuerza centrífuga imaginaria para explicaciones matemáticas. Ver: Movimiento en trayectoria circular , ‘MATERIA (reexaminado)’.

Si la fuerza no existe, ¿qué es lo que sentimos cada vez que damos la vuelta a una curva o arrojamos una piedra alrededor de un círculo en una cuerda? Llámalo como quieras, es una fuerza real que es totalmente medible, predecible y capaz de ser completamente analizada.

No, no es una fuerza real. Se puede observar solo desde el marco de referencia de la partícula.

No.

Pero a veces es una ilusión útil.

No, solo se puede sentir … Es solo imaginación …

More Interesting

¿Qué película será mejor para ver en 3D, Jungle Book, Gravity o Avatar?

¿Qué es la antigravedad? ¿Cómo funciona y es aplicable a las naves espaciales?

¿Puedes hacerte girar en gravedad cero sin la ayuda de objetos, estructuras, etc. circundantes?

¿Qué es la gravedad artificial?

¿Qué pasaría con las ondas de radio (o de hecho, cualquier onda) si intentara transmitir más allá del horizonte de eventos? ¿Cómo se vería el patrón de onda?

¿Cuál es el límite de cuán pequeño puede ser un planeta para tener una gravedad lo suficientemente fuerte como para pararse sobre él y no desviarse de él?

¿Es la fuerza normal una reacción igual y opuesta de la fuerza que ejerce el objeto que se 'apoya' en la superficie sobre la que presiona?

Si la luna perdiera el 10 por ciento de su poder gravitacional, ¿qué pasaría en la Tierra?

¿La longitud de la contracción se debe a la gravedad u otra cosa?

¿Cuál es la gravedad más grande y más alta que podemos lograr en la tierra?

¿Qué tan práctico es Lunar Gravity Assist?

¿La altura de una columna de agua alcanzaría el infinito debido a la acción capilar en cero g? (Hipotéticamente)

¿Habrá alguna fricción sin gravedad como en el espacio? En resumen, ¿cuál es el impacto de la gravedad sobre la fuerza de fricción?

¿Por qué la NASA o alguna otra agencia espacial no ha probado la gravedad artificial utilizando la fuerza centrífuga en una configuración de anillo giratorio mientras estaba en órbita?

¿Por qué nuestra Luna se mueve más lejos de la Tierra a medida que se acelera, pero Phobos se acelera a medida que se acerca a Marte?