Fuerza centrífuga
Es una fuerza ficticia que aparece cuando se describe el
movimiento de un cuerpo en un sistema de referencia en rotación, o
equivalentemente la fuerza aparente que percibe un observador no inercial que se encuentra en un sistema de referencia rotatorio.
La
fuerza centrífuga asociada a una partícula de masa m en un sistema de referencia en
rotación con una velocidad angular w y en una posición r respecto del eje de rotación se
expresa:
Por
lo tanto, el módulo de esta fuerza se expresa:
EJEMPLO:
·
Si se hace girar con rapidez un balde parcialmente
lleno de agua, con los brazos extendidos alrededor del cuerpo, el contenido no
se derrama, aun cuando el balde esté volcado sobre un costado. El principio
responsable de este fenómeno es conocido por los físicos con el nombre de
fuerza centrífuga.
Al mismo tiempo que se hace girar el balde, el agua
tiende a permanecer dentro de éste, presionada hacia el fondo (es decir, hacia
afuera con respecto a quien hace girar el balde) o al centro de giro por la
fuerza centrífuga. Este es un ejemplo bastante directo de cómo se origina esta
fuerza, aunque hay muchas otras aplicaciones más prácticas.
Según
las leyes de los cuerpos en movimiento, enunciadas por Newton, que las fuerzas
siempre se originan por pares, siendo cada una de las mismas de igual valor y
sentido contrario. La fuerza que se necesita para mantener un cuerpo que gira
dentro de su trayectoria, evitando que se vaya hacia afuera, se conoce como
fuerza centrípeta y es igual pero de sentido contrario a la fuerza centrífuga.
Fuerza centrífuga en un balde girando. El agua no
sale del balde porque es empujada hacia el exterior o fondo.
Una centrifugadora es una máquina
que pone en rotación una muestra para –por fuerza centrífuga– acelerar la
decantación o la sedimentación de sus componentes o fases (generalmente una
sólida y una líquida), según su densidad. Existen diversos tipos, comúnmente
para objetivos específicos.
Fuerza centrípeta
La
fuerza centrípeta es una fuerza dirigida hacia el centro. Hace
que el cuerpo siga una trayectoria circular. Cuando un objeto se mueve a
través de una curva, este se acelera ya que la velocidad cambia
continuamente su dirección.
El término centrípeta
proviene del "latin centrum", que significa centro y
"petere", que significa dirigirse hacia. En otras palabras
significa dirigirse hacia el centro. Esta fuerza puede ser obtenida a partir de las leyes de
Newton. La fuerza centrípeta siempre actúa en forma perpendicular a
la dirección del movimiento del cuerpo sobre el cual se aplica.
La ecuación que describe el
movimiento es:
EJEMPLO:
· La fuerza con que el Sol atrae a la Tierra. Esta fuerza es la
fuerza centrípeta responsable del movimiento circular de la Tierra alrededor
del Sol.
· Atamos una pelota con una cuerda y la hacemos girar en
círculo a velocidad angular constante. La pelota se mueve en una trayectoria
circular porque la cuerda ejerce sobre ella una fuerza centrípeta.
Aplicación de
la tercera derivada en física (sobreaceleración)
La sobreaceleración o
tirón es un vector, y no hay un término que se utiliza generalmente para
describir su magnitud escalar (más precisamente, su norma, por
ejemplo, "rapidez"
como la norma del vector de velocidad).
De acuerdo con el
resultado del análisis dimensional del tirón,
[longitud/tiempo³], las unidades SI son m/s³
(o m·s−3). No existe un acuerdo universal sobre el símbolo para el
tirón, pero 
es de uso general.
También se aplica la notación de Newton para la derivada en el tiempo (
).
La cuarta derivada de la
posición, equivalente a la primera derivada de la sobreaceleración o tirón, es
el chasquido.
Debido a la
participación de tercera derivadas, en matemáticas las
ecuaciones diferenciales de la forma
BIBLIOGRAFÍA:
