Cómo evitar confusiones con el concepto de fuerza centrífuga

Es bien sabido por los profesores que enseñan mecánica en cursos introductorios que el tema de movimiento circular y en particular el uso del término "fuerza centrífuga'' es causa de confusiones por parte de los alumnos, quizá por la forma en que ha sido tratado en la secundaria y en textos de divulgación.

Se habla de "fuerza centrífuga'' con al menos tres significados, como se ejemplifica a continuación:

a) Cuando una piedra atada al extremo de un cordel describe un movimiento circular uniforme, de tal manera que la fuerza que ejerce la Tierra sobre la piedra sea despreciable comparada con la que el cordel ejerce sobre la piedra, se llama "fuerza centrífuga'' a la fuerza con que la piedra tira del cordel. En otras palabras la piedra tira del cordel con fuerza de igual magnitud y sentido contrario a la fuerza con que el cordel tira de la piedra (fuerza centrípeta). En esta acepción, centrípeta y centrífuga se refieren a acción y reacción y por tanto se aplican a objetos diferentes: a la piedra y al cordel. El propio Huygens, se refierio a la fuerza centrífuga en esta forma.

b) Un observador en un sistema de referencia rotatorio, como por ejemplo una hormiga sobre la piedra del ejemplo antes mencionado, que la ve en reposo, infiere que la fuerza neta sobre la piedra debe ser nula y por tanto, "piensa" la hormiga, la fuerza con que el cordel tira de la piedra hacia el centro (fuerza centrípeta) debe estar equilibrada por una "fuerza centrífuga''. Esta fuerza inventada por la hormiga corresponde a las llamadas pseudofuerzas o fuerzas ficticias. Con este invento de la hormiga se salva la segunda ley de Newton en su marco de referencia rotatorio, mas no la tercera ley, ya que esta "fuerza centrífuga'' NO corresponde a interacción alguna.

c) Desafortunadamente, también encontramos en la literatura que un cuerpo que describe movimiento circular está sujeto a dos fuezas que se equilibran: la centrípeta y "la centrífuga'', en este último caso se trata de una tontería. De acuerdo a la Mecánica newtoniana, si la fuerza neta es nula el movimiento sería rectilíneo uniforme y no circular. Posiblemente detrás de esto, está la concepción prenewtoniana de que el movimiento circular uniforme es un movimiento "natural'' y por tanto no se requiere de una fuerza no equilibrada sobre el objeto que describe dicho movimiento.

Tomando en cuenta todo lo anterior, creemos que es preferible evitar el uso de los términos "fuerza centrífuga'' y "fuerza centrípeta'' (ya que parece que invariablemente asocian un término al otro) en particular en los cursos de física del nivel medio y medio superior, y referirse únicamente a la fuerza neta (o resultante) que apunta hacia la concavidad en una trayectoria curva o hacia el centro para el caso de un movimiento circular uniforme. En todo caso, de ser necesario, se puede hablar de un "efecto centrífugo'', en vez de hablar de "fuerza centrífuga'' por todas las confusiones y equivocaciones a que da lugar.

Este post esta basado en el texto de Juan Américo González Menéndez, en el Bolentin de la Sociedad Mexicana de Fisica.

Preguntas para pensar
1) En las carreteras, cuando hay una curva los ingenieros construyen un peralte. ¿Cuál es la función del peralte?
2) Hay libros y películas de ciencia que afirman que los giros de una nave espacial pueden producir gravedad artificial. ¿Tiene alguna base la "gravedad artificial" de las naves que giran en torno a un eje?


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2 comentarios:

  1. Anónimo4:38 p.m.

    Hola que tal , mi nombre es eduardo y busco info de fisica para ayudar a mi hijo en entender mejor los conceptos , el ya esta terminando su enseñanza media.

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  2. Anónimo8:21 p.m.

    Hola, mi nombre es Miguel, en relación a la confusión sobre fuerza centrífuga los invito a leer artículo "análisis del movimiento circular" en WWW.chilecientifico (Chile). En él se demuestra que las fuerzas centrípeta y centrífuga son reales y la aceleración centrípeta es la ficticia, por lo que el movimiento circular pasa a convertirse en inercial, pero solo en la situación de movimiento circular uniforme de un objeto que se mantiene permanentemente ligado a su sistema de referencia.

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