Llevo un tiempo pensando sobre la conveniencia de poner un post sobre la fuerza centrífuga, de hecho ya hace tiempo que escribí todo esto y no me decidía a postearlo. He visto que en el foro hay mucha confusión sobre esta fuerza, la he visto dibujada en algún esquema junto a la fuerza centrípeta, lo que ya veremos que es un error garrafal. Pero tras repasar muchos de los debates, a veces discusiones, que tenemos, a veces llegamos a unos extremos de precisión en que es necesario saber exactamente de qué se habla. Yo mismo tengo buena parte de culpa de la confusión existente puesto que en un afán de tratar de esclarecer las cosas, de una forma un tanto precipitada, he llegado a afirmar que la fuerza centrífuga no existe, lo que es cierto, pero puede ser difícil de asumir, así de repente.
He llegado a la conclusión de que merece la pena abrirlo y tratar de explicar, de una forma sencilla e intuitiva, qué es la fuerza centrífuga, porqué no existe, aunque creamos que la sentimos, y otros aspectos relevantes. Espero que el post ayude a aclarar ideas y no a crear más confusión y en cualquier caso cualquier duda que surja se puede tratar de aclarar.
Primero de todo vamos a hablar de qué es una fuerza. La física (Principio de Cantidad de Movimiento, enunciado por Newton) nos dice que en ausencia de fuerzas exteriores un cuerpo permanece en estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme: Es decir que si dejamos una piedra en el espacio vacío esta permanece inmóvil para siempre, o si la lanzamos, ésta permanecerá moviéndose en línea recta y a la misma velocidad por la eternidad. Esto tiene dos implicaciones: que para acelerar o frenar un cuerpo necesitamos aplicarle una fuerza exterior, esto es del todo obvio, y que también hay que aplicar una fuerza exterior para cambiar la dirección del movimiento de un cuerpo. Es decir que una fuerza exterior es una interacción que se ejerce sobre un cuerpo y que tiene la capacidad de cambiar el estado de movimiento y reposo de un cuerpo y variar la velocidad y la dirección y sentido del movimiento de éste.
Ahora que ya sabemos lo que es una fuerza vamos a hacer un experimento mental. Se trata de un experimento muy sencillo, atar una cuerda a una piedra y darle vueltas. Primero de todo imaginemos que estamos en ese espacio vacío que hemos dicho antes, para librarnos de las molestas fuerzas aerodinámicas y gravitatorias, que para esta explicación no añaden nada y lo enturbian todo. Cogemos la cuerda con la mano y hacemos que la piedra empiece a dar vueltas. Una vez que hemos pasado una fase transitoria en que la piedra se está acelerando desde el reposo ya no es necesario que sigamos impulsando la piedra para que mantenga su velocidad, recordemos que estamos en un espacio vacío sin fuerzas gravitatorias ni aerodinámicas. ¿Cuál es la trayectoria de la piedra? Pues es fácil, todos podemos ver que la piedra describe una circunferencia. ¿Y cuáles son las fuerzas que están actuando sobre la piedra? Únicamente una, la fuerza centrípeta, a través de la cuerda, que es la que hace que la piedra cambie la dirección de su movimiento constantemente para describir una circunferencia, y no seguir en línea recta, como ocurriría si cortásemos la cuerda. Vemos por tanto que según se ha dicho antes, una fuerza, en este caso la centrípeta, ejercida por la cuerda, sirve para cambiar la dirección del movimiento de un cuerpo. En este caso no cambiamos la velocidad, que es constante a lo largo de toda la circunferencia, pero si la dirección de ésta.
Esto ha sido demasiado fácil, vamos a complicarlo un poco: vamos a subirnos a la piedra. Imaginemos que en vez de una piedra tenemos una especie de nave donde nos podemos meter y que al cerrar la puerta no vemos nada del exterior. Alguien comienza a dar vueltas a la nave, igual que antes con la piedra pero con nosotros dentro, hasta que alcanza una determinada velocidad y dejan de impulsarla. ¿Qué es lo que sentimos dentro de la nave? Una vez que vamos a velocidad constante, no sabemos si nos estamos moviendo o no y tampoco sabemos si giramos, lo único que sentimos es que hay una fuerza misteriosa, puesto que aparentemente nada tira de nosotros, que nos empuja hacia un punto de la pared del habitáculo: ha aparecido la fuerza centrífuga. ¿Qué ha cambiado para que ahora aparezca la fuerza centrífuga? Hemos dejado de mirar al exterior y nos hemos centrado únicamente en el objeto móvil, la piedra, nos hemos metido dentro y nos hemos aislado del exterior. A esto en se le llama hacer un cambio de sistema de referencia, hemos dejado de plantear el problema en un sistema inercial (inmóvil), el exterior, para plantearlo en uno no inercial (p.e. uno girando), la nave.
Exteriormente está ocurriendo lo mismo que en el experimento de la piedra, hay un móvil girando, en este caso una nave, porque una cuerda ejerce una fuerza sobre ella, la fuerza centrípeta, pero como al estar aislados dentro de la nave no conocemos el estado de movimiento de la nave, nos parece que existe una fuerza que nos empuja hacia la pared.En realidad nos damos cuenta que la fuerza centrífuga no existe, no hay nada que nos empuje hacia la pared de la piedra. Lo que está ocurriendo es lo contrario, que hay una ausencia de fuerza. Volvamos a verlo desde el exterior, cuando estamos dentro de la nave no hay nada que nos impulse solidariamente con ella en su movimiento circular, hasta que no estamos pegados a la pared, que nos puede transmitir la fuerza centrípeta que viene por la cuerda. Pero efectivamente desde el interior, aislados de lo que pasa fuera, lo único que vemos es que hay una fuerza misteriosa que nos espachurra contra la pared.
Esto es lo mismo que nos ocurre en la moto, o en el coche. Como somos pilotos, vemos y sentimos el problema subidos en ellos, encerrados en la nave, y por tanto, sentimos la fuerza centrífuga y creemos que es real, pero ya hemos visto que no lo es. Lo que sentimos es la tendencia de todas las partes de nuestro cuerpo que no están en contacto directo con el vehículo, moto o coche, a seguir en línea recta.
En resumen:
• La fuerza centrífuga no existe, aunque se “sienta”.
• Aparece cuando planteamos un problema respecto a un sistema que se mueve aceleradamente o gira respecto de una referencia inmóvil (sistema no inercial). Por eso como pilotos, al ver el problema del movimiento del vehículo desde dentro, nos parece una fuerza muy real.
• Es incongruente dibujar en el mismo esquema la fuerza centrífuga y la centrípeta puesto que estaríamos planteando el problema en dos sistemas distintos a la vez.
• La fuerza centrífuga no crea movimiento. La fuerza centrífuga es siempre consecuencia de un movimiento y no al revés.
Para concluir diré que el análisis del movimiento de la nave en el sistema en movimiento no es exhaustivo, se han quedado cosas por el camino, pero no he querido añadir nada que nos despiste del tema central de la fuerza centrífuga.
He llegado a la conclusión de que merece la pena abrirlo y tratar de explicar, de una forma sencilla e intuitiva, qué es la fuerza centrífuga, porqué no existe, aunque creamos que la sentimos, y otros aspectos relevantes. Espero que el post ayude a aclarar ideas y no a crear más confusión y en cualquier caso cualquier duda que surja se puede tratar de aclarar.
Primero de todo vamos a hablar de qué es una fuerza. La física (Principio de Cantidad de Movimiento, enunciado por Newton) nos dice que en ausencia de fuerzas exteriores un cuerpo permanece en estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme: Es decir que si dejamos una piedra en el espacio vacío esta permanece inmóvil para siempre, o si la lanzamos, ésta permanecerá moviéndose en línea recta y a la misma velocidad por la eternidad. Esto tiene dos implicaciones: que para acelerar o frenar un cuerpo necesitamos aplicarle una fuerza exterior, esto es del todo obvio, y que también hay que aplicar una fuerza exterior para cambiar la dirección del movimiento de un cuerpo. Es decir que una fuerza exterior es una interacción que se ejerce sobre un cuerpo y que tiene la capacidad de cambiar el estado de movimiento y reposo de un cuerpo y variar la velocidad y la dirección y sentido del movimiento de éste.
Ahora que ya sabemos lo que es una fuerza vamos a hacer un experimento mental. Se trata de un experimento muy sencillo, atar una cuerda a una piedra y darle vueltas. Primero de todo imaginemos que estamos en ese espacio vacío que hemos dicho antes, para librarnos de las molestas fuerzas aerodinámicas y gravitatorias, que para esta explicación no añaden nada y lo enturbian todo. Cogemos la cuerda con la mano y hacemos que la piedra empiece a dar vueltas. Una vez que hemos pasado una fase transitoria en que la piedra se está acelerando desde el reposo ya no es necesario que sigamos impulsando la piedra para que mantenga su velocidad, recordemos que estamos en un espacio vacío sin fuerzas gravitatorias ni aerodinámicas. ¿Cuál es la trayectoria de la piedra? Pues es fácil, todos podemos ver que la piedra describe una circunferencia. ¿Y cuáles son las fuerzas que están actuando sobre la piedra? Únicamente una, la fuerza centrípeta, a través de la cuerda, que es la que hace que la piedra cambie la dirección de su movimiento constantemente para describir una circunferencia, y no seguir en línea recta, como ocurriría si cortásemos la cuerda. Vemos por tanto que según se ha dicho antes, una fuerza, en este caso la centrípeta, ejercida por la cuerda, sirve para cambiar la dirección del movimiento de un cuerpo. En este caso no cambiamos la velocidad, que es constante a lo largo de toda la circunferencia, pero si la dirección de ésta.
Esto ha sido demasiado fácil, vamos a complicarlo un poco: vamos a subirnos a la piedra. Imaginemos que en vez de una piedra tenemos una especie de nave donde nos podemos meter y que al cerrar la puerta no vemos nada del exterior. Alguien comienza a dar vueltas a la nave, igual que antes con la piedra pero con nosotros dentro, hasta que alcanza una determinada velocidad y dejan de impulsarla. ¿Qué es lo que sentimos dentro de la nave? Una vez que vamos a velocidad constante, no sabemos si nos estamos moviendo o no y tampoco sabemos si giramos, lo único que sentimos es que hay una fuerza misteriosa, puesto que aparentemente nada tira de nosotros, que nos empuja hacia un punto de la pared del habitáculo: ha aparecido la fuerza centrífuga. ¿Qué ha cambiado para que ahora aparezca la fuerza centrífuga? Hemos dejado de mirar al exterior y nos hemos centrado únicamente en el objeto móvil, la piedra, nos hemos metido dentro y nos hemos aislado del exterior. A esto en se le llama hacer un cambio de sistema de referencia, hemos dejado de plantear el problema en un sistema inercial (inmóvil), el exterior, para plantearlo en uno no inercial (p.e. uno girando), la nave.
Exteriormente está ocurriendo lo mismo que en el experimento de la piedra, hay un móvil girando, en este caso una nave, porque una cuerda ejerce una fuerza sobre ella, la fuerza centrípeta, pero como al estar aislados dentro de la nave no conocemos el estado de movimiento de la nave, nos parece que existe una fuerza que nos empuja hacia la pared.En realidad nos damos cuenta que la fuerza centrífuga no existe, no hay nada que nos empuje hacia la pared de la piedra. Lo que está ocurriendo es lo contrario, que hay una ausencia de fuerza. Volvamos a verlo desde el exterior, cuando estamos dentro de la nave no hay nada que nos impulse solidariamente con ella en su movimiento circular, hasta que no estamos pegados a la pared, que nos puede transmitir la fuerza centrípeta que viene por la cuerda. Pero efectivamente desde el interior, aislados de lo que pasa fuera, lo único que vemos es que hay una fuerza misteriosa que nos espachurra contra la pared.
Esto es lo mismo que nos ocurre en la moto, o en el coche. Como somos pilotos, vemos y sentimos el problema subidos en ellos, encerrados en la nave, y por tanto, sentimos la fuerza centrífuga y creemos que es real, pero ya hemos visto que no lo es. Lo que sentimos es la tendencia de todas las partes de nuestro cuerpo que no están en contacto directo con el vehículo, moto o coche, a seguir en línea recta.
En resumen:
• La fuerza centrífuga no existe, aunque se “sienta”.
• Aparece cuando planteamos un problema respecto a un sistema que se mueve aceleradamente o gira respecto de una referencia inmóvil (sistema no inercial). Por eso como pilotos, al ver el problema del movimiento del vehículo desde dentro, nos parece una fuerza muy real.
• Es incongruente dibujar en el mismo esquema la fuerza centrífuga y la centrípeta puesto que estaríamos planteando el problema en dos sistemas distintos a la vez.
• La fuerza centrífuga no crea movimiento. La fuerza centrífuga es siempre consecuencia de un movimiento y no al revés.
Para concluir diré que el análisis del movimiento de la nave en el sistema en movimiento no es exhaustivo, se han quedado cosas por el camino, pero no he querido añadir nada que nos despiste del tema central de la fuerza centrífuga.
