¿El movimiento circular causa la fuerza centrípeta O la fuerza centrípeta causa el movimiento circular?

Si ninguna fuerza actúa sobre un cuerpo, se mueve en línea recta. Para que el cuerpo se desvíe de una línea recta hay que aplicarle una fuerza. Por lo tanto, aplicar la fuerza centrípeta al cuerpo es lo que hace que se mueva en un círculo.

Si aplica una fuerza constante en ángulo recto con la dirección del movimiento, entonces su objeto se moverá en un círculo.

La física no tiene un concepto propio y riguroso de causalidad. Existen los términos localidad y causalidad , pero son términos técnicos con significados precisos que no se dan en la física newtoniana.

Sin embargo, la ley de Newton,$\vec F = m \ddot{\vec x}$a menudo se considera que encarna la causalidad en cierto sentido: se le da , como circunstancia externa, la fuerza total$\vec F$, y resuelves la ecuación para$\vec x$, por lo que la fuerza estaba allí "antes" del movimiento, o lo "causa".

Todo lo que necesitas saber para describir el mundo es que siempre que hay movimiento circular, hay una fuerza centrípeta, y que siempre que hay una fuerza centrípeta, hay movimiento circular. ¡Pero eso es una tautología, porque la "fuerza centrípeta" es la fuerza definida como la fuerza que actúa de tal manera que el cuerpo sobre el que actúa sigue una trayectoria curva/circular!

Para la segunda pregunta, no todas las fuerzas atractivas producirán un movimiento circular, pero las fuerzas habituales con leyes cuadráticas como la gravedad o el electromagnetismo producirán un movimiento circular/elíptico (a menos que choques contra el cuerpo central), al igual que las fuerzas que son constantes y perpendiculares a la velocidad.

1. En cierto modo, la fuerza centrípeta provoca el movimiento circular, fuerza centrípeta que acelera un cuerpo para que experimente un movimiento circular. Si imagina una pelota en un trozo de cuerda: cuando la pelota gira, la fuerza centrípeta será tensión, la tensión de la cuerda tira de la pelota mientras gira para hacer que se mueva en un círculo. Sin la cuerda, la pelota irá en línea recta; pero sin el movimiento de la pelota, la tensión de la cuerda seguirá ahí, pero la pelota no se moverá en un círculo, por lo que la afirmación de que la fuerza centrípeta causa el movimiento circular es solo parcialmente cierta.

2. Si proyecta un cuerpo de tal manera, solo se moverá en un movimiento circular si la fuerza es de cierta magnitud y proviene de una fuente estacionaria. Si tu fuerza es un cohete en el costado de tu pelota, entonces la fuerza se mueve con la pelota, entonces no obtendrás un movimiento circular. La magnitud de la fuerza debe estar de acuerdo con esta ecuación:

   $$F_c=mv^2/r$$ Donde Fc es la fuerza, m es la masa de tu pelota, v es la velocidad tangencial de tu pelota y r es el radio de tu círculo (desde la fuente de la fuerza hasta la pelota). Si se cumplen estas condiciones, obtendrá un movimiento circular.

Un ejemplo de esto es una órbita, si tienes tu bola con masa y un planeta de masa M entonces para poner la bola en órbita usando la fuerza de gravedad para que actúe como fuerza centrípeta debes encontrar condiciones en las que la fuerza de gravedad sea igual a la fuerza centrípeta. La fuerza gravitacional viene dada por:

$$F_G=GMm/r^2$$ Donde FG es la fuerza de la gravedad, G es la constante gravitatoria, M es la masa más grande (la masa de nuestro planeta), m es la masa más pequeña (la masa de nuestra pelota) y r es la distancia del planeta a la pelota . Usando esta ecuación y la ecuación de la fuerza centrípeta, podemos determinar bajo qué condiciones la fuerza de la gravedad es igual a la fuerza centrípeta y, por lo tanto, dónde podemos obtener una órbita circular. $$mv^2/r=GMm/r^2$$ $$mv^2=GMm/r$$ $$v^2=GM/r$$ $$v=\sqrt(GM/r)$$

1. La fuerza provoca el cambio de velocidad, no al revés. Es como lo definimos. Si encuentras en la naturaleza algo que está en movimiento circular sin que se le aplique ninguna fuerza conocida, tendríamos que examinar el problema y definir una nueva fuerza.

   Lo que puede causar confusión es que, a veces, es más fácil resolver problemas usando un marco inercial de movimiento circular. En tal sistema, la ausencia de fuerzas significa movimiento circular, y la fuerza centrífuga está tratando de sacar al objeto del movimiento.

2. Sí. El ejemplo por excelencia es un electrón en movimiento en un campo magnético, ya que está sujeto a una fuerza perpendicular tanto a su velocidad como a la dirección del campo magnético: