Una sección anterior describió el movimiento en un círculo e introdujo la fuerza centrípeta que hace posible ese movimiento. Es una fuerza hacia el centro de rotación, de magnitud
Para quien no haya estudiado los movimientos y aceleraciones,
"centrípeta" es, probablemente, una palabra nueva. Sin embargo,
la mayoría de la gente es consciente del empuje hacia afuera de
la fuerza centrífuga, la fuerza que lanza fuera del centro
de rotación cuando se va en un auto velozmente alrededor de una
esquina. En una atracción de feria popular, es la fuerza que empuja
contra un tambor giratorio, manteniendo a la gente en el sitio aun que
esté cabeza abajo. ¿Cual es la relación?
Fuerzas de InerciaComo veremos, la fuerza centrífuga no es una fuerza "real" , en el sentido que cualquier movimiento calculado en "el marco del universo" (o en uno que se mueva uniformemente con respecto al universo) no aparece para nada. En ese marco, si un objeto se mueve alrededor de un círculo, se necesita una fuerza centrípeta para mantener ese movimiento, de otro modo vuela fuera en una tangente, con velocidad constante a lo largo de una línea recta.Desagraciadamente, si se sienta (por ejemplo) en el coche de una montaña rusa que va alrededor de un lazo vertical, como en la figura de arriba, de un parque de atracciones japonés, es un poco difícil visualizar su movimiento con respecto a la Tierra fija. Es mucho más simple orientarse con respecto al coche en el que se sienta. El coche de la montaña rusa, sin embargo, experimenta varias aceleraciones, y por regla general, cuando tratamos de aplicar las leyes del movimiento dentro de un marco de referencia acelerado, entran en juego fuerzas extra, conocidas como fuerzas de inercia. Podría llamarlas fuerzas "ficticias", si lo desea, porque cuando se calcula el mismo movimiento en el marco del mundo exterior, no aparecen para nada. Dentro del marco de referencia acelerado, no obstante, no pueden diferenciarse de las fuerzas reales, y necesitan fuerzas reales para equilibrarlas. La fuerza centrífuga es una de esas fuerzas, pero antes de estudiarlas, consideramos un caso más simple. Está usted sentado en un autobús, moviéndose en línea recta. De repente el conductor frena y todos los pasajeros se sienten empujados hacia adelante. ¿Por qué? Vectores de unidadLas fuerzas son vectores, y F = ma es un vector ecuación. Antes de separarlo en sus componentes, introducimos aquí una notación simple que permite manipular los vectores como entidades únicas.Suponga que trabajamos en un sistema de coordenadas (x,y), con x dirigida hacia abajo e y dirigida en la dirección del movimiento del autobús (si está usando un sistema (x,y) con el eje de las y apuntando hacia arriba, girelo en dextrogiro 90º). Los vectores de unidad xu e yu serán vectores de unidad de longitud, en las direcciones x e y.
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