Explicación intuitiva de la fuerza centrífuga [duplicado]

No es difícil demostrar que cualquier cosa que se mueva a una velocidad constante en una trayectoria circular tiene una aceleración (tasa de cambio del vector de velocidad) hacia el centro del círculo. Los objetos en el tambor de la lavadora tienen tal aceleración. Pero según$\vec{F}=m \vec{a}$deben experimentar una llamada fuerza centrípeta hacia el centro del círculo para tener esta aceleración. La fuerza proviene de las paredes del tambor de la lavadora, empujándolas hacia adentro. De acuerdo con la tercera ley de movimiento de Newton, los objetos ejercen una fuerza 'hacia afuera' igual y opuesta sobre el tambor. Estas fuerzas de 'contacto' son de origen electromagnético.

Hemos estado observando lo que sucede como 'observadores externos', en un llamado marco de referencia inercial , en el que el tambor gira. Un marco de referencia inercial es aquel en el que se aplican las leyes de Newton. De hecho, aplicamos la primera y la segunda ley en el primer párrafo (arriba). Pero en un marco de referencia que se mueve alrededor con los objetos en el tambor, los objetos no se aceleran y podemos imaginar que una supuesta fuerza centrífuga actúa sobre ellos, equilibrando la fuerza interna muy real del tambor. La fuerza centrífuga se llama fuerza ficticia o pseudofuerza., porque no se puede clasificar como ninguna de las fuerzas fundamentales (electromagnéticas, etc.) y no hay ningún cuerpo externo que la ejerza. Las leyes de Newton no se aplican en este marco de referencia acelerado.

Puede objetar hablar de imaginar una fuerza centrífuga: "¡Pero sentiría la fuerza centrífuga actuando 'hacia afuera' sobre mí!" Yo creo que no. Lo que sentiría son tensiones en su cuerpo, que surgen de fuerzas diferentes a las habituales entre partes adyacentes de su cuerpo. Estas fuerzas (esencialmente electromagnéticas) y el consiguiente patrón de tensiones son idénticos independientemente del marco de referencia desde el que estés viendo las cosas. [Y lo mismo ocurre con un acelerómetro simple (como un cuerpo sobre un resorte); Esto mide la tensión en el resorte, por lo tanto, el estrés.]

Entonces, ¿son reales las fuerzas centrífugas? No son reales en la medida en que no se pueden clasificar como ninguna de las fuerzas fundamentales y que no se puede encontrar un cuerpo externo que esté ejerciendo la fuerza centrífuga sobre el cuerpo que va en círculo. Como dije, en un marco de referencia no inercial, las leyes de Newton no se aplican. Así que diría que en tal marco el concepto de fuerza se derrumba y, aunque se pueden salvar partes del concepto, no tiene mucho sentido discutir si la fuerza centrífuga existe o no. Pero en realidad no importa: lo que importa es que hay un patrón característico de tensiones en un cuerpo que gira en círculo, y eso es independiente del marco de referencia.

Si recién está comenzando un estudio serio de Física, es mucho mejor tratar de comprender la explicación que di en el primer párrafo (es decir, comprender la Física en un marco de referencia inercial donde se aplican las leyes de Newton) que preocuparse por no -marcos inerciales.