Fuerza centrípeta y fuerza centrífuga o el cuento de Pepe y el autobusero loco

[Rodri]

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En este artículo trato los conceptos de fuerza centrípeta y fuerza centrífuga, de gran importancia en Mecánica. El artículo incluye un breve cuento "Pepe y el autobusero loco", que sirve de pretexto para reflexionar sobre todo ello.
Espero que os guste y sea útil a quien necesite entender mejor estos conceptos.

Naturalmente si detectáis algún error os agradeceré que me lo digáis, así como cualquier comentario que queráis hacer.


Un saludo
Rodri

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[NaGaTo]

Estubo interesante tu planteamiento matemático, pero por el lado de la física, me temo que te incluyes a la lista que nombras, ya que es sabido desde mucho tiempo atras que si un cuerpo gira en círculo, pues existe una fuerza hacia el interior del círculo, tambien se sabe que las leyes de Newton no se cumplen en un marco de referncia no inercial, en consecuencia la fuerza "centrífuga" no existe, por lo cual es incorrecto tratar de justificarla.
Por otra parte eso de la la "fuerza centrífuga" se puede explicar de una mejor manera haciendo referencia a la primera ley de Newton. Por ejemplo, en el autobus, ya que la velocidad es tangencial, pero la aceleración del bus es centrípeta, entonces lo que los pasajeros experimentan no es una fuerza centrífuga, sino mas bien es la inercia que hace que tiendan a desplazarse en lónea recta (desde fuera) pero a la derecha viendolo desde dentro y si hacen esfuerzo, pues es solo para acelerar junto con el bus y no salir despedidos hacia afuera.
Otro consejo es que solo le llames velocidad al que tiene magnitud y dirección, osea al vector y a su módulo llamale rapidez, con estos terminos puedes decir que el bus gira con velocidad varable pero rapidez constante, y la primera ley de Newton se aplica a velocidad constante, si solo se conoce la rapidez, no es correcto aplicar la ley.

Espero no haber sido tan duro, pero si no tubiera conocimientos de física, pues me hubieras confundido hasta las orejas, seguramente hubiera entendido lo que expresaste pero no tendría idea de lo que estaba pasando, si eres profesor eso es grave.
Espero haber aportado con algo.

[Rodri]

Gracias por los comentarios, NaGaTo. Permite que responda a algunos de ellos a continuación.

Estubo interesante tu planteamiento matemático, pero por el lado de la física, me temo que te incluyes a la lista que nombras, ya que es sabido desde mucho tiempo atras que si un cuerpo gira en círculo, pues existe una fuerza hacia el interior del círculo,

En realidad todo el artículo intenta ser una exposición de Física, no un "planteamiento matemático". Lo que pasa es que para expresar la Física es necesario usar el lenguaje matemático, como bien sabemos. Pero me preocupa que te refieras a mi artículo como un "planteamiento matemático". Nada más lejos de mi intención. Si esa es la sensación que transmite entonces mi artículo es un fracaso.
Naturalmente que existe esa fuerza de la que hablas, y de hecho mi artículo trata sobre ella. Es la fuerza que llamamos centrípeta.

tambien se sabe que las leyes de Newton no se cumplen en un marco de referncia no inercial, en consecuencia la fuerza "centrífuga" no existe, por lo cual es incorrecto tratar de justificarla.

No estoy de acuerdo con tu primera frase. Las leyes de Newton se cumplen siempre, con independencia de si el sistema es o no inercial. En particular para todo observador se cumple la segunda: $\sum \vec{F}=m\vec{a}$. Lo que cambia es la percepción de las fuerzas existentes (y de la aceleración observada) que se tiene dependiendo si se está en un sistema inercial o no inercial. En el segundo caso, esa percepción incluye las llamadas "fuerzas ficticias", como la centrífuga. Para un observador dentro del autobús que da vueltas en la rotonda, la fuerza centrífuga no tiene nada de ficticia. Y si es capaz de permanecer quieto en el autobús es porque se equilibran las fuerzas que percibe sobre su cuerpo: la centrífuga y el agarre al autobús, como exige la segunda ley de Newton. Toda la idea del cuento es precisamente la de mostrar que una fuerza que para un observador es ficticia, para otro no lo es. Es el principio de relatividad de Galileo.

Por otra parte eso de la la "fuerza centrífuga" se puede explicar de una mejor manera haciendo referencia a la primera ley de Newton. Por ejemplo, en el autobus, ya que la velocidad es tangencial, pero la aceleración del bus es centrípeta, entonces lo que los pasajeros experimentan no es una fuerza centrífuga, sino mas bien es la inercia que hace que tiendan a desplazarse en lónea recta (desde fuera) pero a la derecha viendolo desde dentro y si hacen esfuerzo, pues es solo para acelerar junto con el bus y no salir despedidos hacia afuera.

En esto estoy de acuerdo.

Otro consejo es que solo le llames velocidad al que tiene magnitud y dirección, osea al vector y a su módulo llamale rapidez, con estos terminos puedes decir que el bus gira con velocidad varable pero rapidez constante, y la primera ley de Newton se aplica a velocidad constante, si solo se conoce la rapidez, no es correcto aplicar la ley.

Es verdad que la palabra velocidad puede malinterpretarse si uno no tiene muy claras las ideas, ya que según el contexto puede referirse al vector o simplemente al módulo. Sin embargo, creo que decir que una masa gira a velocidad constante todo el mundo lo entiende como "a velocidad angular constante", sabiendo que el vector velocidad no lo es por cambiar continuamente su dirección. Gracias por el consejo.

Espero no haber sido tan duro, pero si no tubiera conocimientos de física, pues me hubieras confundido hasta las orejas, seguramente hubiera entendido lo que expresaste pero no tendría idea de lo que estaba pasando, si eres profesor eso es grave.
Espero haber aportado con algo.

La verdad es que la frase que he puesto en negrita no termino de entenderla. Me tiene confundido "hasta las orejas".

PD:digamos que la letra "v" queda mejor en ciertas terminaciones verbales.

Un saludo