¿Las fuerzas centrípetas y centrífugas reactivas se anulan entre sí?

NO, no se cancelan entre sí, mientras que la centrípeta (fuerza de búsqueda del centro) generalmente la proporciona alguna otra agencia/fuerza, como para la revolución de los planetas la proporciona la fuerza gravitatoria, la fuerza centrífuga (fuerza hacia afuera) es una pseudo fuerza que se siente en el marco de referencia del cuerpo giratorio/giratorio. Claramente, dado que las dos fuerzas pertenecen a marcos diferentes, no se anulan entre sí en su marco, es decir, desde el marco del espectador se cancelan solo en el marco de referencia del cuerpo, ya que el cuerpo no se mueve en ese marco.

Cuando está girando una piedra/bola atada a un hilo, parece pensar que está sintiendo una fuerza centrífuga/hacia afuera, pero en realidad es la tensión del hilo, vea que al final de la bola la tensión se dirige hacia el centro de rotación y, por lo tanto, es una fuerza centrípeta, pero la misma tensión en el punto/centro de rotación se dirige hacia la bola, por lo tanto, siente una fuerza hacia afuera pero no es una fuerza centrífuga.

Parte de la confusión sobre las fuerzas centrípitas, centrífugas y reactivas es solo vocabulario. Puede ser más fácil de entender si consideramos un ejemplo similar sin rotación.

Supón que estás flotando en el espacio cerca de un cohete. Una roca está atada al cohete con un hilo. Cuando el motor arranca, el cohete tira del hilo y ejerce una fuerza sobre la roca. La roca acelera.
$T = m_{rock} * a_{rock}$

La fuerza de reacción es la fuerza igual y opuesta que ejerce la roca sobre el cohete. La roca tira del hilo y reduce la aceleración del cohete.
$F = F_{rocket} - T$
La fuerza de reacción no cancela nada. Es solo una fuerza que se sumó a todas las otras fuerzas en el cohete.

Como estás flotando cerca del cohete, ves que el cohete se mueve. Al piloto sentado en el cohete le resulta más conveniente adoptar el punto de vista donde el cohete permanece en reposo. En el momento$t_0$, el asiento está justo debajo de él. En el momento$t_1$, el asiento todavía está justo debajo de él.

Para que el piloto use leyes como$F = ma$, debe redefinir la aceleración de modo que$a = 0$. Esto significa que debe redefinir la fuerza para que$F = 0$.

Los cambios en la definición no son grandes. Todo es consistente si agrega una aceleración ficticia$a_{fict}$a todas las aceleraciones, donde$a_{fict} = -a_{rock}$. Añade una fuerza ficticia.$f_{fict} = ma_{fict}$a todas las fuerzas.

El está diciendo "$f_{fict}$actúa sobre todo en el universo, haciendo que todo se acelere backword con aceleración$a_{fict}$. La aceleración total de cohete+roca es$0$por la fuerza adicional$F$del motor

Las fuerzas ficticias no anulan nada. Simplemente cambian su punto de vista o marco de referencia.

Volviendo al movimiento circular, supón que estás flotando cerca de un cohete que está estacionario pero girando. Una roca está atada al cohete y gira alrededor del cohete.

El motor de cohete proporciona la fuerza centrípeta que mantiene la roca moviéndose en círculo.

La fuerza de reacción mantiene estacionario el cohete.

La fuerza centrífuga es útil para una hormiga en la roca. A la hormiga le resulta útil adoptar un marco de referencia donde la roca está estacionaria. Este es un caso más complejo, porque$a_{centrifugal}$depende de la posición.

La fuerza centrípeta es la fuerza aceleradora que actúa hacia el centro de la órbita; la fuerza centrífuga puede considerarse su tercer par de leyes de Newton. Si balanceas una piedra unida a una cuerda en un círculo, la fuerza centrípeta es el tirón de la cuerda sobre la piedra. Pero el tirón de la piedra sobre la cuerda , que no es muy relevante físicamente, es la fuerza centrífuga.

Para que un cuerpo se mueva con velocidad uniforme en una trayectoria circular, debe existir alguna fuerza hacia el centro de curvatura de la trayectoria circular. Esta es la fuerza centrípeta. Por la Tercera Ley de Newton, debe existir una fuerza reactiva que sea igual en magnitud y opuesta en dirección.

Es cierto, aunque el adjetivo "reactivo" no tiene sentido. No hay distinción entre fuerzas que son "reactivas" y fuerzas que no lo son.

Esta es la fuerza centrífuga reactiva.

No. La fuerza centrífuga se refiere a una de las fuerzas ficticias que actúa sobre los objetos cuando describe todo en un marco giratorio no inercial. No es una fuerza real. "Ficticio" significa falso o ficticio. Una forma de saber que las fuerzas ficticias no son reales es que, a diferencia de las fuerzas reales, un objeto no las ejerce sobre otro objeto. Esto significa que la tercera ley de Newton no se aplica a ellos. En general, no se puede hacer que las leyes de Newton se cumplan en un marco no inercial.

En un movimiento circular uniforme, ¿por qué estas fuerzas simplemente no se anulan entre sí?

En una descripción basada en un marco de referencia inercial, la fuerza centrípeta real podría ser la única fuerza que actúa sobre el objeto. No hay fuerza centrífuga ficticia, y nada cancela. Por ejemplo, si gira una roca en el extremo de una cuerda, entonces la fuerza normal de la cuerda sobre la roca es la única fuerza sobre la roca (despreciando la gravedad). Hay un compañero de la tercera ley para esta fuerza, que es la fuerza normal de la roca sobre la cuerda. Como siempre con los socios de la tercera ley, estas dos fuerzas actúan sobre objetos diferentes y, por lo tanto, no tiene sentido hablar de su cancelación; la cancelación implica suma, pero no tiene sentido hablar de sumar fuerzas que actúan sobre diferentes objetos

En una descripción que usa un marco de referencia que gira junto con la roca, hay una fuerza centrífuga ficticia y esta fuerza cancela la fuerza de la cuerda sobre la roca. Estas dos fuerzas no son socios de la tercera ley.

Cuando balanceo una piedra atada a una cuerda, siento la fuerza centrífuga, pero no la fuerza centrípeta.

No, la fuerza centrífuga sería una fuerza ficticia que actúa sobre la roca si elige adoptar un marco giratorio. (En ese marco, la fuerza centrífuga que actúa sobre ti sería cero, ya que estás en$r=0$.) La fuerza que sientes no es una fuerza centrífuga ficticia. Es una fuerza normal real de la cuerda en tu mano.

El término fuerza centrípeta solo es relevante en un marco inercial. Sin embargo, siempre es creado por alguna fuerza física, la gravedad o la fricción de un asiento o algo así. En el sistema giratorio, se debe invocar la fuerza centrífuga ficticia. La fuerza física que constituye la fuerza centrípeta también existe en el marco giratorio y aquí es exactamente contrarrestada por la fuerza centrífuga. Así que mi respuesta es SÍ.

Las fuerzas centrípeta y centrífuga no se cancelan entre sí. Cuando giramos una piedra unida a una cuerda, la cuerda aplica una fuerza centrípeta y se produce una fuerza centrífuga debido a la velocidad lineal de la piedra. Por lo tanto, cuando estas dos fuerzas actúan en diferentes marcos de referencia, no se anulan entre sí.

Los pares de acción y reacción actúan sobre dos objetos diferentes, por lo que no está claro cómo se cancelarán entre sí.

No, no se cancelarán entre sí ya que ambos actúan sobre dos cuerpos diferentes.