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La fuerza centrífuga (y centrípeta)

Publicado por Beatriz

En la dinámica de los movimientos circulares hemos visto que cuando un objeto describe un movimiento circular sobre él ha de actuar una fuerza centrípeta que le obligue a describir la curva. Ésta venía dada por la aceleración normal a la trayectoria de la curva, que era constante en el caso de un movimiento circular uniforme (MCU) y variable en el caso de un movimiento circular uniformemente acelerado (MCUA). De no ser así, como consecuencia del principio de inercia, continuaría moviéndose en la dirección de la velocidad y de la aceleración tangente, es decir, en línea recta. Según el principio de acción y reacción, donde toda fuerza tiene una opuesta porque funcionan a pares, se deduce que el objeto ejercerá otra fuerza igual y contraria sobre quien le aplica la fuerza centrípeta. A esta fuerza la denominamos fuerza centrífuga y tiene el mismo valor que su pareja y el sentido opuesto, es decir, radial hacia afuera.

lanzamiento

¿A que si haces girar una piedra atada a un hilo muy rápidamente sientes como tu mano se ve atraída por la piedra al final del hilo?
Y si observas a un atleta lanzador de martillo verás cómo echa su cuerpo hacia atrás cuando lo voltea. De este modo evita caerse al suelo debido a la fuerza centrífuga que actúa sobre él.

peralteAsí, cuando un vehículo toma una curva, podemos imaginar que sobre él actúan dos fuerzas: su peso y la fuerza centrífuga, dando una resultante que será más inclinida cuanto cuanto mayor sea la velocidad del vehículo y menor el radio de la curva. Ese es el efecto que sentimos al viajar en coche cuando tomamos una curva muy rápido y sentimos que el lateral del coche en el exterior del giro se eleva un poco. Para evitar que el vehículo patine o vuelque es necesario que esa fuerza resultante no se salga de la base de sustentación y que, a ser posible, sea perpendicular a la carretera para que sea anulada por la reacción del apoyo del vehículo sobre el suelo.

En realidad, la explicación es otra e implica a las fuerzas de rozamiento. Si la carretera está sin peraltar (elevada de un lado), la fuerza centrípeta es originada por el rozamiento lateral de las ruedas contra el suelo: Fr=µ·m·g=(mv2)/r de donde: r=v2/(µ·g) (1). Si la carretera está peraltada un cierto ángulo φ y no existe rozamiento, la tangente del ángulo de peralte viene dad por la relación fuerza centrípeta/peso del vehículo:
tgφ=[(m·v2)/r]/m·g=v2/(r·g) , de donde: r=v2/(g·tgφ) (2).

Si, como sucede normalmente, la carretera está peraltada y existe rozamiento, el cálculo del radio de la curva es más complejo. Viene dado por la expresión: r=[v2(1-µ·tgφ)] / [g·(µ+tgφ)]. Fórmula de la cual se deducen las dos anteriores. En la primera φ=0 y la segunda µ=0.

Ahora voy a proponer un ejercicio modelo resuelto:

Supongamos que un vehículo de masa m se dispone a tomar una curva de radio R. Calcula la velocidad máxima con que puede tomar la curva sin deslizar en las siguientes situaciones:

a) La curva no está peraltada y no hay rozamientos.
No existe agente que suministre la fuerza centrípeta. El vehículo no podrá girar.

b)Si no hay peralte, pero sí rozamientos (µ).
Los rozamientos proporcionarán la fuerza centrípeta.
Fr=µ·N y N=P=m·g, por lo tanto Fr=µ·m·g —> Éste será el valor máximo que puede tomar la fuerza centrípeta. Así pues, (m·v2)/R=µ·m·g —> formula 1

c)La curva está peraltada y se desprecian los rozamientos.ejemplo1.png
Al estar peraltada se consigue que parte del peso suministre la fuerza centrípeta.
tgα=Fc/P –> Fc=P·tgα=m·g·tgα. Por lo tanto (m·v2)/R=µmg –>formula 2

d)La curva está peraltada y µ es el coeficiente de rozamiento.ejemplo2.png
Fr hacia abajo porque se opone a que se salga de la curva, R es la resultante entre N y Fr y Fc es la resultante entre R y P. tg(α+β)=Fc/P —> Fc=P·tg(α+β). La tg(α+β)=(tgα+tgβ)/(1-tgαtgbeta;) y como la tgβ=Fr/N=µ. Por lo tanto, tg(α+β)=(µ+tgα)/(1-µtgα) y así la fuerza Fc=mg·(µ+tgα)/(1-µtgα)=(mv2)/R. Despejando v obtenemos una velocidad: formula3.png

Categorías: Dinámica clásica, Fuerzas

45 comentarios para “La fuerza centrífuga (y centrípeta)”


  • Francisco Manuel Muñoz-Torrero Capilla enero 24, 2007 a las 12:39 pm

    La fuerza centrífuga no es la reacción a la fuerza centrípeta. Es una fuerza ficticia que introducimos para justificar el estado de equilibrio cuando situamos el sistema de referencia en el propio movimiento (sistema no inercial). La fuerza centrípeta,cuando el sistema de referencia es inercial, es la resultante de todas las fuerzas que provocan el mivimiento circular.

  • rufo leandro mendoza farah mayo 16, 2007 a las 4:21 pm

    la fuerza centrifuga es la que lleva las cosa para dentro ej:colocamos aguaen un vaso con una cordon lo hacemos girar y el agua no cae es por el agua se va al lado extremo del vaso

  • El master de Fisica mayo 16, 2007 a las 5:15 pm

    Rufo….la ignorancia te está matando…La fuerza centrífuga aparte de ser ficticia, nunca ha llevado cosas para dentro…….

    Observa las centrifugadoras de ropa ….¿Donde se encuentra la ropa cuando abres la maquina?

  • necesito hacer un trabajo donde se demuestre la fuerza centripeta y centrifuga… pero que sea original… necesito un siete!!!!!

  • A mi criterio la fuerza centrifuga no existe, ya que la mayoria de la gente pienza que si. centrifuga seria centri se refiere al centro, fuga como que se aleja se su centro. igual me presta mucha confucion de tantos comentarios que escho. Al final no se sabe si exite o no

  • Rufo, te sugiero que leas un poco más antes de comentar, acuérdate que la ignorancia es atrevida… pero no te desanimes. La fuerza centrífuga es ficticia, y hay que diferenciarla de la aceleración centrífuga, que es otro cantar. Saludos

  • cuando un móvil que describe una trayectoria circular se sale de ella? cuando la fuerza centrifuga es mayor que?

  • ¿cuales son las diferencias entre las fuerzas centrifugas y centripetas?

  • las diferencias son
    que la fuerza centripeta es la que hace que el objeto mantenga la trayectoria circular
    al haber mayor fuerza centrifuga el objeto se sale de la trayectoria circular.
    la centripeta tiene el mismo valor que la fuerz

  • Hola amigos, necesito que alguien me ayude a resolver un problema de fuerza centrifuga. Tengo una maquina que funciona con un cilindro de aire comprimido con una fuerza de 120 kg/cm2 y quiero reemplazarlo por dos palancas por fuerza centrifuga, si alguien se interesa en este desafio le envio la informacion con un plano para que tenga mayor informacion.
    Gracias
    tito

  • Hola a todos,
    La fuerza centrífuga no existe, es una “pseudo fuerza”. Aparece únicamente cuando nos paramos en el sistema no inercial. Por lo tanto es un error grave decir que tiene par de interacción (acción y reacción). Lo que usualmente llamamos fuerza centrífuga viene dado como consecuencia del principio de inercia “todos los cuerpos tienden a moverse con velocidad constante” (esto implica rapidez, dirección y sentido). Si estamos viajando y el vehículo en el que vamos dobla, entonces nosotros tendemos a seguir con la misma dirección y por lo tanto “sentimos que nos vamos para el costado”. Para doblar como dobla el vehículo tenemos que hacer una fuerza que es la que denominamos centrípeta (puede ser una fuerza que hago al sujertame con la mano, puede ser fruto del rozamiento, etc.).

  • Tito,
    Lo que planteás no se entiende. En principio estás mezclando presión con fuerza. El cilindro ejerce una presión de 120 kg/cm2. La fuerza depende de la sección del cilindro.

  • MArcelo.
    Gracias por responder, y tienes razon con la observacion que me das, me explique mal, pero tengo claro cual es mi objetivo ya que lo he hecho otras veces solo que esta vez lo quiero hacer calculando todos los componentes, y como aqui no se puede adjuntar un archivo, adjunto mi correo si te interesa ayudarme.
    adornosmetalicos@gmail.com
    Atte
    tito

  • Tengo una maquina que gira a 500 rpm y tiene una palanca en el centro de un largo de 20 cm con un peso en su extremo de 250 grs. Esta al girar se levanta y ejerce una presion para accionar otra pieza de la maquina, necesito saber que fuerza ejerce esa palanca ( en kg / cm2).
    Si alguien me puede ayudar estare eternamente agradecido.
    Atte TITOELGRANDE

  • hola!!!
    galli!!!
    o sea
    cm decir too lo
    super hiper cool
    que he podido
    hacer con estas chorisimas
    formulas!!!!!!!!

    mil gracias ;)

  • holas a todos………..¡

    como les espero que bien

    esto sobre la fuerza centrifuga es requete comido solo pon un poco de interes en el trabajo y ves como te ba salir bien

    buena suerte……¡ (Budia)

  • esta my bueno espero que sigan saTIFACIENDO AL LECTOR COMO AHORA GRASIA

  • kotha :
    Ya que para ti es requete comido lo de la fuerza centrifuga, porque no me ayudas, porfa.
    TITOELGRANDE

  • necesito ejemplos de fuerza centrifuga 4 por favorrrrr…. es para hoyyy un trabajo urgenteeee me van a salvar la viday tambien de periodo y frecuencia de un movimiento circular uniforme

  • en mi opinion y basandome en los estudios la fuerza centripeta en la dinamica circular es una fureza de atraccion hacia el centro de giro mientras que la f. centrifuga es el la fuerza opositoria a la centripeta ya que basandose en la tercera ley de newton es la reaccion contradictoria a la centripeta , pero es imaginaria ya que no existe un cuerpo o materia que genere este movimiento.

  • diana carolina correa octubre 31, 2007 a las 8:26 pm

    super importante para mi trabajo

  • Fundamento:
    Todo cuerpo que experimenta una variación en su vector velociad, bien ya sea en su modulo como en su dirección, reaccionará en contra de ese cambio con el equivalente a esa variación.
    (Téngase en cuenta que toda variación modular o direccional en un objeto de nuestro universo, es consecuencia de la fuerza)
    Es la simetría conservativa de las fuerzas, tal y como nos indicó, Newton en su tercera ley, de acción y reacción.

    Con esto se concibe la aparición de esas fuerzas aparentes, en los sistemas no inerciales de referencia. Como son las centrifuas y otras como por ejemplo las de coriolis, etc.

  • es buena su pagina pero me gustaria que no usaran un lenguaje cientifico
    saquenme de una duda la fuerza centrifuga es la que atre o estoy mal

  • hey ani, si no entendiste vuelve a leeer.

    es un buen de comentarios, me parece agradable(es bueno tener este espacio en el cual nos estamos viendo).

  • Francisco Muñoz mayo 1, 2008 a las 11:24 am

    hola. tengo una pregunta
    yo tengo 3 velocidades tangenciales distintas,y 3 velocidades angulares distintas
    en mi tarea me pregunta cual es la magnitud de la FUERZA CENTRIPETA . ¿ que debo hacer ?

  • La fuerza centrifuga es en realidad una fuerza inercial, debido a la fuerza centripeta, al igual q cuando el carro en q vamos frena bruscamente vamos hacia delante, esto es inercia, al igual q la fuerza centrifuga

  • Este problema de las fuerzas centrípeta y centrífuga es complicado pues al parecer no está definido en forma correcta por la ciencia. En http://www.chilecientífico.cl (Chile) está publicado un artículo que aclara el problema.

  • que eeeeeeeees la fuerza centripetaa? ayudenmeee =/

  • bueno: tengamos en cuenta que la hay dos fuerza, la centripeta es la fuerza que tira hacia dentro, y la mal llamada CENTRIFUGA es la que tira hacia afuera, digo la mal llamada ya que esta fuerza, actua por rozamiento. la fuerza centripeta la descubrio NEWTON, seria bueno que todos nos pongamos de acuerdo ya que esta confucion no tendria que existir, mi correo es este sebaelgalgo_39@hotmail.com

  • hola!!!
    que chilero esta esta su pagina aqui es en donde busco todas mis tareas

  • Andres Sigifredo Muños Roman, Pasto – Colombia agosto 14, 2008 a las 1:30 pm

    para todos mi correo es atl_n@hotmail.com, agreguenme por favor pls,

    Fuerza centrifuga arriba!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

  • hola me gusto estas pagina es muy bueno a dios chau

  • La normal del primer grafico esta puesta para el orto…no es perpendicular a la superficie de apoyo…

  • HOLA A TODOS Y GRAAAAAACIAS
    SUS PREGUNTAS, REPUESTAS Y OPINIONES SOBRE ESOS DOS TERMINOS ME SIRVIO PARA DESARROLLAR LAS CARACTERISTICAS DEL CUENTO IMAGINENSE DEL CUENTO
    SALUDOS

  • La fuerza centrífuga, que se considera ficticia, es tanto o más real que la centrípeta pues es causada por la energía cinética del objeto. En cambio la centrípeta es “causada” por el eje estático. Evidentemente un cuerpo estático no puede empujar o tirar, solo puede sostener o sujetar al cuerpo que quiere escaparse, al cambiar su movimiento a línea recta. Como se puede apreciar el causante real o primario de la fuerza es el cuerpo en movimiento, si este cuerpo no tubiera movimiento no existiría ninguna fuerza, por lo tanto la fuerza centrípeta y la aceleración centripeta están mal definidos por la física. Por supuesto este error no lo van a reconocer tan facilmente, lleva mucho tiempo y todos lo aceptan.

  • la verdad es que no entiendo nada de esto pero debo atmitir que si me sirvio de mucho esta pagina y los comentarios de todas estas personas

  • la verdad es que eso de fuerza centrifuga es algo que se usa para justificar una fuesza que en si no existe …..es ficticia osea que no existe ,,,,, lo que si existe son marcos de referencia acelerado.

  • Teniendo estos datos como puedo resolver estas dos preguntas
    Gracias

    Tenemos los siguientes datos:

    Mg= 23 gramos

    m= 6 gramos

    t= 13 segundos(tiempo en dar el total de vueltas)

    N(revoluciones)= n/t donde N = 20vueltas/13 segundos N = 1.54 vueltas/segundos

    Esto quiere decir que en un segundo alcanza a dar una vuelta y media.

    r= 54 cm. Donde r= radio

    1- Mostrar que la fuerza Centripeta es: F = mv2/r

    2- Calcular la fuerza centripeta en el primer experimento y comparar con la fuerza elástica producida por el resorte.

  • DE SEGURO SACARE “10” CON ESTA INFORMACIÓN

  • anbas fuerzas son reales dependen del punto de los factores.Tomese en cuenta la relatividad del movimiento. punto A guira en punto B y viseversasobre un espacio de movimiento libre

  • hooola necesito un profe de fisica porfa comunicate

  • POR QUE LA FUERZA CENTRIPETA PUEDE LLEGAR A SER MENOS QUE LA FUERZA CENTRIFUGA?
    AYUDENME!

  • fuerza centrifuga?es muy evidente k dicha fuerza sea mayor k la centripeta..no obstante,para entender mejor esto es observando la forma de nuestro planeta,es decir ,la forma ovalada k tiene,es devido a su rotacion y la fuerza centrifuga que sobresale entre todas las fuerzas…,,,,

  • hola yo soy estudiante de ingenieria y una cosa que esta muy mal conceptualizada es la fuerza “centrifuga” esta no existe porque la fuerza que hay es una fuerza tangencial a movimiento circular pero en ningun motivo radialmente hacia afuera, el textos como el alonso, serway y fisica universitaria sale muy bien explicado y ejemplicado.

  • tonycorp.openid.es/ octubre 15, 2009 a las 2:15 pm

    un ejemplo claro de la fuerza centrifuga es el diagrama de una bomba centrifuga como su nombre lo dice…..