Las sutiles diferencias entre el momento angular y la fuerza centrífuga

Soy un matemático que quiere entender las diferencias entre los conceptos de momento angular y fuerza centrífuga .

Las siguientes dos ideas son claras para mí desde un punto de vista físico, pero me cuesta discernir la diferencia entre ellas, ya que la gente me dice que son diferentes pero no me dan ninguna razón explícita de por qué.

  1. El momento angular es una cantidad vectorial (tomada en el sentido físico) de la velocidad de rotación de una masa alrededor de algún eje.

  2. La fuerza centrífuga se define en el eje de un marco de referencia rotacional, que depende de la inercia del objeto.

Mi pregunta: ¿Cuál es la sutil diferencia entre esta noción de "marco de referencia rotacional" y la noción de la cantidad vectorial de la velocidad de rotación de una masa? ¿No son físicamente el mismo punto (cantidad vectorial) de rotación alrededor de un eje, lo que hace que el significado de la fuerza centrífuga sea una forma relativa de hablar sobre el significado del momento angular?

Espero que esta pregunta no sea demasiado ingenua. Realmente esperaba entender la diferencia sutil entre estos conceptos físicos de una manera directa.

Un objeto que se mueve en línea recta tiene una velocidad lineal v , diciéndonos cuántos m/seg hace el objeto. Para un objeto giratorio es más relevante hablar de velocidad angular ω en lugar de la velocidad lineal, es decir, con qué ángulo/segundo gira el objeto. Ahora, en física tenemos leyes de conservación, sobre cantidades que permanecen constantes durante la evolución del objeto. En algunas leyes de conservación, cuando se trata del movimiento lineal, aparece otra cantidad en lugar de la velocidad: el momento lineal pag = metro v dónde metro es la masa del objeto. Por analogía, para objetos giratorios tenemos momento angular ,
(continuación) L = I ω , dónde I es aquí un análogo de la masa. Vayamos ahora a la fuerza centrífuga. Si coloca un objeto en un giroscopio y el giroscopio comienza a girar, el objeto saldrá volando del giroscopio, a menos que esté pegado al giroscopio. Esta es la fuerza centrífuga, empuja el objeto lejos del centro de rotación. De hecho, esta fuerza es aparente, ninguna fuerza actúa sobre el objeto, solo que no gira junto con el giroscopio. Entonces, los dos conceptos son diferentes.
@Sofía ¡Muchas gracias! Disfruté la idea de un giroscopio, ya que me ayudó a obtener una imagen sólida en la que pensar.

Respuestas (2)

No puedo entender la fuente de su confusión (creo que podría tener algo que ver con un enfoque en la noción de rotación aquí --- el momento angular no requiere movimiento de rotación), así que tengo problemas para escribir un respuesta clara Por el momento, prefiero ofrecer un programa para practicar las habilidades correctas en lugar de reforzar el pensamiento erróneo.

  1. Deje de intentar hacer física en marcos no inerciales hasta que se sienta totalmente cómodo haciendo física en marcos de inercia. Eso significa que no hay (pseudo)fuerza centrífuga, solo un componente centrípeto de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.

  2. Trabaje mucho con el momento angular, acostúmbrese a la idea de que obtiene la misma física sin importar el punto que elija como "eje" (aunque los valores de L y I cambio) y que puede elegir un eje nocional que no corresponde a un pivote físico.

  3. Cuando comience de nuevo con marcos de referencia no inerciales, primero haga uno no giratorio. Hágase a la idea de que las pseudofuerzas surgen del uso de un sistema de coordenadas "incorrecto" y que puede obtener los resultados en un sistema de coordenadas "correcto".

El momento angular está alrededor, la fuerza centrífuga está fuera (del eje). ¿Sutiles en el sentido de que están relacionados, pero distintos?

¡Bienvenido a Física StackExchange! Veo el punto que intentas hacer, solo quería agregar que cuando se expresa como cantidades vectoriales, el momento angular es un pseudovector que apunta a lo largo del eje de rotación opuesto a "alrededor".
Las sutiles diferencias entre el momento angular y la fuerza centrífuga
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