Fuerzas e Inercia

La fuerza centrífuga no es una fuerza «real»: se observa la tendencia a volar hacia afuera porque los objetos que se mueven en línea recta tienden a continuar moviéndose en línea recta. Esto se llama inercia, y hace que los objetos resistentes a la fuerza que los hace moverse en una curva.

La fuerza centrípeta es una fuerza «real». Atrae el objeto hacia el centro y le impide «volando». La fuente de la fuerza centrípeta depende del objeto en cuestión. Para los satélites en órbita, la fuerza proviene de la gravedad. Si un objeto se balancea alrededor de una cuerda, la fuerza centrípeta es proporcionada por la tensión en la cuerda, y para un objeto giratorio, la fuerza es proporcionada por el estrés interno. Para un automóvil que se mueve a lo largo de un arco, la fuerza centrípeta proviene de la fricción entre los neumáticos del automóvil y la carretera.

Si un objeto está girando correctamente, las fuerzas centrífugas y centrípetas serán iguales, por lo que el objeto no se moverá hacia el centro de rotación o hacia afuera de él. Mantendrá una distancia constante desde el centro.

Dirección

Dirección de la fuerza centrípeta y la velocidad

La fuerza centrípeta es dirigida hacia el interior, desde el objeto hasta el centro de la rotación. Técnicamente, se dirige ortogonal a la velocidad del cuerpo, hacia el punto fijo del centro instantáneo de curvatura de la trayectoria.

La fuerza centrífuga se dirige hacia el exterior, en la misma dirección que la velocidad del objeto. Para el movimiento circular, la velocidad en cualquier punto dado en el tiempo está en una tangente al arco de movimiento.

Fórmula

Ambas fuerzas se calculan utilizando la misma fórmula:

donde ac es la aceleración centrípeta, m es la masa del objeto, que se mueve a velocidad v a lo largo de un camino con radio de curvatura r.

Centrífuga vs. Ejemplos de Fuerza centrípeta

Algunos ejemplos comunes de fuerza centrífuga en el trabajo son el barro volando de un neumático y los niños sienten una fuerza empujándolos hacia afuera mientras giran en una rotonda.

Un ejemplo importante de fuerza centrípeta es la rotación de satélites alrededor de un planeta.

Roller Coaster,an example of Centripetal force in action

A satellite orbiting the planet by applying the centripetal force.

Ilustración de la fuerza centrípeta (rojo vector de la etiqueta PIES, la fuerza de tensión en la cuerda). Cuando se corta la cuerda, la fuerza centrípeta (tensión en la cuerda) ya no actuará sobre el objeto. Así que ya no se mantendrá en ese camino circular por pies y volará en una tangente.

Aplicaciones

El conocimiento de las fuerzas centrífugas y centrípetas se puede aplicar a muchos problemas cotidianos. Por ejemplo, se utiliza en el diseño de carreteras para evitar derrapes y mejorar la tracción en curvas y rampas de acceso. También permitió la invención de la centrifugadora, que separa las partículas suspendidas en el fluido girando tubos de ensayo a altas velocidades.