jueves, 26 de septiembre de 2013

La "fuerza centrífuga" no es una fuerza real


 

      Las fuerzas de inercia son fuerzas ficticias, sólo apreciadas aparentemente como verdaderas fuerzas por un observador situado en un sistema acelerado. Este observador detecta que está sometido a una fuerza, pese a ser simplemente el hecho de tratar de mantener el impulso inercial a que se halla sometido.


     La fuerza centrífuga es un ejemplo de fuerza de inercia. Es la percepción del viajero en una curva, pues parece que es sometido a una fuerza aplicada hacia afuera pero realmente no es así, no existe tal fuerza sino sólo aparentemente, es el vehículo el que cambia de dirección gracias a las fuerzas de rozamiento aplicadas por sus ruedas sobre la carretera (cuya fuerza total es llamada fuerza centrípeta, verdadera fuerza dirigida hacia el centro de la curva).

Al tomar la curva el viajero se traslada de A a B por seguir
 la dirección del vehículo, dada por su velocidad.
El vehículo se mantiene en la carretera gracias
a la fuerza centrípeta creada por sus ruedas,
rozamientos, motor, etc. También el viajero está
sometido a la fuerza centrípeta que origina el
rozamiento con los asientos, el cinturón de seguridad,
etc. Es decir, está también sometido a una fuerza
que le impide seguir su propia inercia y "desplazarse lateralmente".

      En el instante de tomar la curva, el viajero tiende a mantener por inercia la trayectoria que lleva con el coche hasta que finalmente golpea lateralmente la puerta, como si estuviese sometido a una fuerza que huye del centro, la fuerza centrífuga, cuando realmente lo que pretende es seguir su propia inercia. Se puede decir que tiende a salirse por la tangente a la curva, si no fuera porque lo impide aplicando fuerzas de rozamiento, por medio del cuerpo, sobre el cinturón, el asiento o con las asas de las puertas; como si estuviese sometido a una fuerza lateral, que realmente no existe como tal, y que procedería del centro de la curva, de ahí lo de la mal llamada “fuerza centrífuga”.
      En otros casos, como el de una centrifugadora, sucede lo mismo. Al girar el dispositivo, las partes sólidas de la dispersión mantienen su trayectoria rectilínea y tangencial al movimiento circular (en esta situación, es como si las partículas tendiesen a “salirse” por la tangente a la curva en cada punto) por lo que parecen precipitarse hacia afuera, cuando lo que realmente ocurre es que siguen su trayectoria rectilínea depositándose junto a las paredes laterales y el fondo del recipiente que gira.
      Si se tratase de un objeto al que se le gira atado de una cuerda, la fuerza centrípeta es la propia tensión del hilo que ejerce la mano sobre el objeto, Fc, y que lo mantiene en su trayectoria. Por cierto, la reacción a la fuerza centrípeta, Fc´, es igual pero ejercida por el objeto sobre la mano, no es la fuerza cetrífuga que parecería actuar sobre el objeto y que realmente sería la inercia de seguir la tangente a la curva, como se podría apreciar si se rompiese la cuerda.
 
 
     Se aprecian también fuerzas “falsas” de inercia, aunque en este caso no son centrífugas, cuando un vehículo es acelerado tanto al arrancar o aumentar repentinamente de velocidad como al frenar. Si el vehículo aumenta su velocidad, o si frena, los objetos y las personas viajeras tratan de mantener su situación por inercia, “pareciendo” estar sometidos a una fuerza real hacia atrás o hacia adelante según el caso, a no ser que lo impidan las fuerzas de rozamiento. Es el vehículo el que cambia su movimiento sometido a una fuerza real transmitida por el motor o por los frenos. Tal como se podría comprobar situando sobre la plataforma de un camión a un patinador, para evitar el rozamiento, y observar lo que sucede al frenar el vehículo, o al arrancar, desde el sistema de referencia del conductor o desde otro espectador situado en la carretera.



      También se podrían apreciar fuerzas de inercia en un ascensor, al arrancar para subir como para bajar. Las detecta como reales un observador situado en el interior. Para un observador situado en reposo fuera del ascensor, el viajero no se halla sometido a ninguna fuerza sino que realmente lo que sucede es que trata de permanecer donde estaba, el que asciende o baja es el ascensor.
 
 
 
 
 


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