Si la fuerza centrífuga no es real, ¿por qué me empujan en un tiovivo? [duplicar]

La fuerza centrífuga es una pseudo fuerza como esta es una pseudo orca .

El hecho de que sea "pseudo" o "ficticio" no significa que no sea real. Es una ballena tan legítima como se la llame "pseudo orca" o "ballena pepinillo gris". Por circunstancias históricas se le llamó "pseudo orca". Oh bien.

Tome alguna ley, como la segunda ley de Newton:

Esto solo se mantiene en un marco de referencia inercial, es decir, uno que no acelera ni gira. Por convención, la mayoría de las leyes de la mecánica se expresan en un marco de referencia intertial porque elimina variables complicadas como:

• ¿A qué velocidad gira el tiovivo?
• ¿A qué distancia del centro estás?
• ¿Está girando a una velocidad constante o variable?

Hay otras fuerzas que no están en esa ecuación, como la gravedad. Si sostienes una pelota frente a ti y la sueltas, no se queda quieta: cae al suelo. Cae porque la fuerza de la gravedad lo acelera hacia abajo a 9,8 m/s ² . Entendemos que cuando las cosas están cerca de un objeto masivo, debemos agregar una "fuerza de gravedad" a nuestros cálculos para predecir con precisión lo que sucede.

Cuando las cosas giran o aceleran, también debemos agregar una "fuerza centrífuga" a los cálculos. "Pseudofuerzas" o " fuerzas ficticias " es el nombre de una categoría de fuerzas que deben agregarse en marcos de referencia no inerciales. No se preocupe por el nombre "pseudofuerza" más de lo que un biólogo se preocupa por el nombre "pseudo orca". Son fuerzas, demostrables experimentalmente, al igual que otras fuerzas como la gravedad.

Si la fuerza centrífuga no es real, ¿por qué me empujan en un tiovivo?

No es usted quien está acelerando hacia afuera alejándose del asiento del automóvil o del tiovivo; es el asiento del automóvil o el tiovivo el que acelera alejándose debajo de usted .

Y a medida que se aleja debajo de ti, la puerta del auto o el riel del tiovivo pronto chocan contigo y te arrastran. Este tirón constante hacia adentro es lo que te hace moverte alrededor del círculo.

• Piense en usted quitando el edredón de debajo de los platos, vasos y cubiertos en una mesa pequeña. Todo se queda donde está, pero el edredón se aleja.

Sin embargo, desde la perspectiva del edredón (si colocaste una cámara sobre el edredón), parece que son los cubiertos, los platos y los vasos los que se están alejando. Pero sabemos que eso no es cierto; eso es solo una ilusión. Si fueras ese vaso y todo lo que pudieras ver a tu alrededor fuera el edredón, entonces tu cerebro te engañaría fácilmente haciéndote creer que eres tú quien se mueve en lugar del edredón. Es una ilusión óptica típica.

• Otro ejemplo: imagínese parado en un autobús mientras usa patines. Cuando el autobús frena y desacelera, sientes ganas de caer o rodar hacia adelante. Pero nada te empuja hacia adelante. Es más bien el autobús a tu alrededor y debajo de ti, que está siendo empujado hacia atrás . Tu cuerpo sigue adelante con la velocidad que tiene hasta que golpeas algo. Si miras al suelo, no parece que te empujen hacia adelante, pero cuando miras el autobús a tu alrededor, parece que te empujan hacia adelante. No es más que una ilusión.

Entonces, todo esto es realmente bastante simple. No estás acelerando o empujando fuera del círculo; tu cuerpo simplemente continúa con la velocidad que tiene en ese momento. Si tiene una velocidad dirigida tangencialmente a un círculo, entonces se está moviendo naturalmente fuera de ese círculo. Solo si ese círculo se aferra a ti, como el riel del tiovivo, te moverás en un camino circular porque constantemente te atrae y evita que salgas volando del círculo.

En resumen: hay una fuerza dirigida al centro debido a la puerta del automóvil o al riel del tiovivo, que lo empuja hacia adentro (a esto lo llamamos fuerza centrípeta). Pero no hay ninguna fuerza que te empuje hacia afuera . Esta sensación de caer hacia afuera puede llamarse un efecto centrífugo más o menos, pero evite el término fuerza centrífuga , porque en realidad no es una fuerza.

Ahora, con respecto a tu maestro hablando de marcos de referencia inerciales

De los ejemplos anteriores del edredón y el autobús, está claro que dependiendo de dónde esté parado y mirando, se ve diferente: una cámara en el autobús o en el edredón lo ve arrojarse hacia adelante, mientras que una cámara en la parada del autobús o en el la mesa te ve sin cambios en el movimiento (o te quedas quieto en la mesa o continúas con tu velocidad en el autobús).

Así que el punto, desde donde miramos hace una gran diferencia. Llamamos a este punto un marco de referencia . Y si miras los dos ejemplos de nuevo, parece que cada vez que el marco de referencia está acelerando (el edredón tirado, el autobús frenando, el coche girando, el tiovivo girando), entonces aparece esta ilusión.

Entonces, para evitar esta ilusión, la gente en el pasado inventó el término marco de referencia inercial . Llamamos a un marco de referencia inercial , si no acelera. Solo entonces no vemos ninguna ilusión, y solo entonces las leyes de Newton se cumplen.

Si piensa en el escenario del automóvil, hay dos escenarios posibles.

1) El giro es muy pequeño, la fricción proporcionará suficiente fuerza centrípeta que es igual a la fuerza centrífuga (fuerza hacia afuera) y permanecerá quieto.

2) El giro tiene una gran curvatura. Entonces la fricción no será suficiente para igualar la fuerza centrífuga que te saca. Es por eso que obtendrá algo de apoyo del interior del automóvil o se sujetará del asiento para evitar que se salga. Con esa fuerza extra, haces que la fuerza centrípeta sea igual a la fuerza centrífuga.

Es una pseudo fuerza porque solo la sentirán los objetos que están en el mismo marco de referencia inercial.

De manera similar, en el escenario anterior, si está dentro del automóvil, sentirá la fuerza centrífuga (porque ahora se encuentra en el marco de referencia giratorio del automóvil).

Pero si estás fuera del coche no sentirás nada.

En un marco sin aceleración (marco inercial) no hay fuerza centrífuga. Sin embargo, la fuerza centrífuga es una fuerza real para alguien en un marco de referencia giratorio (como discutiste). Los profesores que dicen que no es una fuerza real están engañando o simplemente quieren educar a los nuevos estudiantes de física sobre el papel de las fuerzas centrípetas sin generar la confusión de la fuerza centrífuga. Algunos problemas se resuelven mejor en un marco giratorio y debe tener en cuenta la fuerza centrífuga. No se puede ignorar.

Ahora, si desea comprender cómo se relaciona la fuerza centrífuga con el marco de inercia, solo debe comprender que su velocidad siempre es tangente al camino que está tomando (esta es una explicación cualitativa y más flexible para este fenómeno). Por ejemplo, supongamos que está en el lado derecho del automóvil y gira a la izquierda. Cuando está girando, su cuerpo todavía "quiere" ir en la dirección en la que se movía antes del giro. Por lo tanto, te sientes empujado hacia la ventana, ya que tu cuerpo todavía "quiere" ir por el camino.

La fuerza centrífuga no es real en el sentido de que la observas cuando estás en un sistema no inercial, en el que ves fuerzas sin origen. Esta fuerza es en realidad la fricción del suelo o la normalidad que el automóvil ejerce sobre usted en la marcha.