Divulgación Fuerza centrípeta

[Amadis de Gaula]

Saludos cordiales. Tengo la siguiente cuestión: sea un cuerpo, por ejemplo cilíndrico, que rota en el espacio vacío (esto es importante, pues la duda surge precisamente por la ausencia de fuerzas exteriores de rozamiento) en torno a un eje perpendicular a su dimensión mayor (por ejemplo) y animado inicialmente por un par de fuerzas tangenciales, aplicadas en los extremos. ¿Cómo surge o cómo se explica la fuerza centrípeta en este caso? En principio lo único que se me ocurre es que la respuesta esté vinculada a las fuerzas de rozamiento intramoleculares del propio cilindro, pero no veo cómo eso sólo puede explicar un efecto centrifugador, por ejemplo.

Gracias.

[Singularidad]

Re: Fuerza centrípeta

Tienes que tener en cuenta que la fuerza centrípeta es una fuerza "ficticia", por llamarla de alguna manera. Como sabes la ley de la inercia dice que si la fuerza externa aplicada sobre un cuerpo es 0, su velocidad permanece constante; y debido a la naturaleza vectorial de la velocidad eso implica que la direccion no varía.
Como en este caso la direccion de la velocidad tangencial ha de variar obligatoriamente el electromagnetismo de las conexiones moleculares del material realiza una fuerza que "tira" hacia el centro del cuerpo para modificar la direccion de esa velocidad (es la ley de accion-reaccion, opone una resistencia a permanecer con movimiento rectilineo). La fuerza centripeta es totalmente perpendicular debido a que no debe modificar el módulo de la velocidad considerando el rozamiento nulo. Dicho de otra forma; es una fuerza interna al cuerpo que como tal no puede modificar el modulo de la velocidad por lo establecido por la propia ley de la inercia, es una reaccion del material para mantener la forma del sólido (que se supone rígido)

Espero haberme explicado

[GNzcuber]

Re: Fuerza centrípeta

Hola,

Singularidad, la fuerza ficticia es la fuerza centrífuga, no la fuerza centrípeta. Para seguir una trayectoria circular necesariamente debe haber una fuerza centrípeta que en cada momento cambie la dirección de la velocidad tangencial que tiene un cuerpo, y eso lo puedes observar desde un sistema inercial externo, o desde el mismo sistema no inercial, ya que la fuerza centrípeta será la que ejerzan la tensión de la cuerda, las paredes de un cilindro etcétera. Sin embargo, esa fuerza centrípeta es reacción de una fuerza que, desde el sistema que se mueve con MC (movimiento circular), no tiene razón de ser.

Amadis de Gaula, a ver si entiendo te pregunta, puedo visualizar todo bien, hasta que tu conclusión es que los responsables de ello es la fuerza de rozamiento intermolecular.
Para ello debería haber un movimiento relativo entre las moléculas que componen dicho cilindro, pero si estás escogiendo un sólido rígido, la fuerza centrípeta de cada componente de las generatrices del cilindro es debido a que es un sólido rígido, el movimiento relativo es prácticamente nulo entre las moléculas, y al haberse aplicado un par en el vacío, girará indefinidamente por la conservación del momento cinético.

No sé si he entendido bien lo que preguntabas.

¡Saludos!

[Al2000]

Re: Fuerza centrípeta

Quizá, Amadis de Gaula, quieras jugar con la idea de considerar el sólido "rígido" como un conjunto de partículas unidas con resortes unas con otras. Los resortes serían una representación, un tanto burda, de las fuerzas intermoleculares. Al girar el sólido, son estas fuerzas intermoleculares las responsables de modificar la trayectoria de las partículas haciéndolas circulares, es decir, son las fuerzas centrípetas del movimiento circular de cada partícula del sólido. Esta imagen te permite reconocer que un sólido se estira al rotar; también permite reconocer que si la velocidad angular es muy elevada, existe la posilibilad de que el sólido se fragmente al no ser suficiente las fuerzas intermoleculares para suministrar la aceleración centrípeta necesaria.

Saludos,

Al

[Singularidad]

Re: Fuerza centrípeta

Singularidad, la fuerza ficticia es la fuerza centrífuga, no la fuerza centrípeta.

Lo se, no me explicado bien
Queria decir que es una fuerza producida como reaccion a otra ficticia como es la centrifuga

[Amadis de Gaula]

Re: Fuerza centrípeta

Gracias por vuestros comentarios. Voy a plantearlo de un modo algo diferente para mayor claridad:

Cuando un cuerpo gira alrededor de un eje central, animado incialmente por un par de fuerzas tangenciales, se genera auntomáticamente una fuerza centrípeta que no es más que la fuerza de rozamiento entre el cuerpo que gira y el eje y que mantiene el movimiento circular. Bien, esto es lo que todos sabemos. El problema que a mí me anda dando vueltas en la cabeza surge al considerar un cuerpo al que se le comunica un movimiento igualmente rotatorio e igualmente gracias a un par de fuerzas tangenciales pero en el espacio vacío, sin rozamiento. Suponed un llave inglesa que se le escapa a un astronauta en órbita alrededor de la tierra y que se aleja girando. Supongamos que el sólido es perfectamente rígido. Al no haber fuerza de rozamiento, ¿cómo podemos explicar la fuerza centrípeta (asociada a todo movimiento circular) en este caso?

[Chusg]

Re: Fuerza centrípeta

Cuando un cuerpo gira alrededor de un eje central, animado incialmente por un par de fuerzas tangenciales, se genera auntomáticamente una fuerza centrípeta que no es más que la fuerza de rozamiento entre el cuerpo que gira y el eje y que mantiene el movimiento circular.

No, no es una fuerza de rozamiento. Si lo que sujeta el cuerpo al eje central es por ejemplo una cuerda, la fuerza centrípeta es la tensión de la cuerda (que no es una fuerza de rozamiento). Si se trata de un satélite girando en torno a un planeta, la fuerza centrípeta es la atracción gravitatoria (que tampoco es una fuerza de rozamiento).

En el caso de un objeto que gira sobre sí mismo en el espacio, la fuerza centrípeta que aparece sobre cada una de las partes del objeto son tensiones internas, que en última instancia son las fuerzas intermoleculares que decía Al2000.

[Amadis de Gaula]

Re: Fuerza centrípeta

Asociar la fuerza centrípeta a tensiones intramoleculares es lo que yo también suponía en la pregunta inicial, arriba de todo, aunque me cuesta visualizarlo. Cuando identificaba fuerza de rozamiento con fuerza centrípeta me refería a los casos en los que es así (por ejemplo un disco en el tocadiscos roza con el eje y esta fuerza de rozamiento es centrípeta). De todas formas me parece muy oportuna tu puntualización. Gracias.