Fuerza centrípeta

Fuerza centrípeta, fuerza dirigida hacia un centro, que hace que un objeto se desplace en una trayectoria circular. Por ejemplo, supongamos que atamos una pelota a una cuerda y la hacemos girar en círculo a velocidad constante. La pelota se mueve en una trayectoria circular porque la cuerda ejerce sobre ella una fuerza centrípeta. Según la primera ley del movimiento de Newton, un objeto en movimiento se desplazará en línea recta si no está sometido a una fuerza (véase Mecánica). Si se cortara la cuerda de repente, la pelota dejaría de estar sometida a la fuerza centrípeta y seguiría avanzando en línea recta en dirección tangente a la trayectoria circular (si no tenemos en cuenta la fuerza de la gravedad). En otro ejemplo, consideremos una persona montada en un carrusel. Cuando gira, hay que agarrarse para no caerse. En el punto en que la persona está en contacto con el carrusel, se aplica una fuerza centrípeta que hace que la persona se desplace en una trayectoria circular. Si la persona se soltara, saldría despedida siguiendo una línea recta (tampoco aquí consideramos la fuerza de la gravedad). En general, la fuerza centrípeta que debe aplicarse a un objeto de masa m para que se mueva en una trayectoria circular de radio r con una velocidad constante v es

Cuando se aplica una fuerza centrípeta, la tercera ley de Newton implica que en algún lugar debe actuar una fuerza de reacción de igual magnitud y sentido opuesto. En el caso de la pelota que gira con una cuerda, la reacción es una fuerza dirigida hacia el exterior, o centrífuga, experimentada por la mano que sujeta la cuerda. En el caso del carrusel, el cuerpo de la persona presiona hacia fuera contra el asiento como reacción a la fuerza centrípeta ejercida por el asiento.

La idea de fuerza centrífuga puede generar confusión. Frecuentemente se piensa que sobre un objeto que se mueve en una trayectoria curva actúa una fuerza que tiende a desplazarlo hacia fuera, alejándolo del centro, y que esta fuerza equilibra la fuerza centrípeta que tira de él hacia dentro. Pero, en realidad, no hay ninguna fuerza centrífuga que actúe sobre el objeto, con lo que la fuerza centrípeta no está equilibrada y el objeto no tiende a moverse hacia fuera. Si se suprimiera de pronto la fuerza centrípeta (una vez más, prescindiendo de la gravedad), el objeto no se aceleraría, sino que seguiría moviéndose en una línea recta tangente, lo que demuestra que sobre el objeto no actúa ninguna otra fuerza.

Sin embargo, desde el punto de vista del objeto en movimiento, puede parecer que existe dicha fuerza centrífuga. Las personas que giran en un carrusel sienten una fuerza que tiende a alejarlas del centro. Al contrario que una fuerza real, que se debe a la influencia de un objeto o un campo, esta fuerza centrífuga es una fuerza ficticia. Las fuerzas ficticias sólo aparecen cuando se examina un sistema desde un marco de referencia acelerado. Si se examina el mismo sistema desde un marco de referencia no acelerado, todas las fuerzas ficticias desaparecen. Las personas de un carrusel que gira sienten una fuerza centrífuga solamente porque el carrusel es un marco de referencia acelerado. Si el mismo sistema se analiza desde el suelo, que es un marco de referencia no acelerado, no existe fuerza centrífuga alguna. El individuo estacionario sólo observaría la fuerza centrípeta que hace que las personas que giran en el carrusel sigan moviéndose en una trayectoria circular. En general, las fuerzas reales aparecen independientemente de que el marco de referencia empleado sea acelerado o no; las fuerzas ficticias sólo aparecen en un marco de referencia acelerado.