Fuerza Centrifuga y Centrípeta





En cada partícula existente en un objeto rotatorio rígido podemos convertir las ecuaciones relevantes del movimiento rotatorio en otras equivalentes de movimiento lineal. O sea, que la distancia que recorre una partícula dada se obtiene multiplicando la distancia de la misma al eje de rotación por el ángulo que describe en su movimiento. Nos da la velocidad de la partícula, el producto de su distancia del eje por su velocidad angular.

La aceleración rotatoria de cualquier punto dado se puede dividir en dos componentes lineales del mismo modo que cualquier fuerza se puede resolver en dos fuerzas diferentes dispuestas en ángulo recto. De ese modo la aceleración rotatoria se puede resolver en una aceleración dirigida hacia dentro (o centrípeta) y otra tangencial, que forma ángulo recto con la radial. La aceleración centrípeta de un punto situado en un objeto rotatorio es igual al cuadrado de su velocidad dividido por su distancia al eje de rotación (y es también igual al cuadrado de la velocidad angular multiplicada por esa distancia). La aceleración tangencial es igual a la distancia que hay desde ese punto al eje multiplicada por su aceleración angular. Vemos así que la aceleración centrípeta depende sólo de la velocidad y la distancia al eje, pudiendo existir por lo tanto aunque no exista aceleración angular.

La fuerza centrípeta que actúa sobre una partícula dada se puede calcular aplicando la segunda ley del movimiento de Newton. Esa fuerza es entonces igual a la masa de la partícula multiplicada por el cuadrado de su velocidad y dividida por la distancia que la separa del eje de rotación. Es también igual al producto de la masa de la partícula por su velocidad angular y su distancia del eje.

La existencia de esta fuerza se puede demostrar sujetando un objeto a un trozo de cuerda y haciendo que describa un círculo. Si la cuerda se rompe, el objeto sale disparado en una tangente. Ocurre así porque se ha suprimido de repente la fuerza dirigida hacia el centro por la tensión de la cuerda.

Fuerzas centripeta y centrifuga

Un coche que da una  curva cerrada (arriba, izquierda) encarna muchos conceptos empleados en la descripción del movimiento circular. Los principales se indican en el dibujo de encima de estas líneas. Como el coche está tomando una curva cerrada, tiene velocidad angular; y en cualquier momento tiene también una velocidad lineal tangencial. Está sujeto a una fuerza centrípeta (hacia dentro) debido a la fricción producida por las cubiertas sobre la pista. La referencia a una fuerza centrífuga (hacia fuera) constituye un modo práctico de explicar por qué el conductor siente un empuje hacia fuera (muchos científicos niegan hoy validez al concepto de fuerza centrífuga)



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1 Comentario en Fuerza Centrifuga y Centrípeta
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