Força centrífuga
.jpg){kind=link}
| Esta pàgina de desambiguació enumera artículs que tenen títuls similars. |
En la mecànica clàssica o mecànica newtoniana, la força centrífuga és una força fictícia que apareix quan es descriu el moviment d'un cos en un sistema de referència en rotació, o equivalentemente la força aparent que percep un observador no inercial que es troba en un sistema de referència rotatori.
El calificatiu de «centrífuga» significa que ‘fuig del centre’. En efecte, un observador no inercial situat sobre una plataforma giratòria sent que existix una «força» que actua sobre ell, que li impedix permanéixer en repòs sobre la plataforma pel seu cansanci que ell mateixa aplique una atra força dirigida cap a l'eix de rotació. Aixina, aparentment, la força centrífuga tendix a alluntar els objectes de l'eix de rotació. El terme també s'utilisa en la mecànica de Lagrange per a descriure certs térmenscita requerida en la força generalisada que depenen de l'elecció de les coordenades generalisades.
En general, la força centrífuga associada a una partícula de massa en un sistema de referència en rotació en una velocitat angular i en una posició respecte de l'eix de rotació s'expressa:
Per lo tant, el mòdul d'esta força s'expressa per:
Història
[editar | editar còdic]A partir de 1659, el terme neolatín vaig vore centrifuga ("força centrífuga") està atestat en les notes i cartes de Christiaan Huygens.[1][2] Note's, que en llatí centrum significa "centre" i fugus (de fugiō) significa "fugir, evitar". Aixina, centrifugus significa "fugir del centre" en una traducció lliteral.
En 1673, en Horologium Oscillatorium, Huygens escriu (segons la traducció de Richard J. Blackwell):[3]
Existix un atre tipo d'oscilació ademés de la que hem examinat fins ara; a saber, un moviment en el que un pes suspés es desplaça a través de la circumferència d'un círcul. D'ací nos va dur la construcció d'un atre rellonge més o menys al mateix temps que inventem el primer. [...] Originalment tenia l'intenció de publicar ací una llarga descripció d'estos rellonges, junt en qüestions relatives al moviment circular i la força centrífuga [4], com podria cridar-se, un tema sobre el que tinc més que dir de lo que soc capaç de fer en l'actualitat. Pero, per a que els interessats en estes coses puguen gojar més pronte d'estes noves i no inútils especulacions, i per a que la seua publicació no es veja impedida per algun accident, he decidit, en contra del meu pla, afegir esta quinta part [...].
Eixe mateix any, Isaac Newton va rebre el treball de Huygens a través d'Henry Oldenburg i va respondre: «Li pregue que torne [al senyor Huygens] el meu humil agraïment [...] M'alegre de que pugam esperar un atre discurs de la vis centrifuga, l'especulació de la qual pot resultar de bona utilitat en filosofia natural i astronomia, aixina com en mecànica». [1]<span title="Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «DecodeEncode».">: Plantilla:R/where [5]
En 1687, en Principia, Newton desenrolla encara més la vis centrifuga ("força centrífuga"). Per esta época, Newton, Gottfried Wilhelm Leibniz i Robert Hooke també desenrollen el concepte.
A finals de el XVIII, la concepció moderna de la força centrífuga va evolucionar com una "força fictícia" que sorgix en una referència giratòria.cita requerida
La força centrífuga també ha eixercitat un paper en els debats de la mecànica clàssica sobre la detecció del moviment absolut. Newton va sugerir dos arguments per a respondre a la pregunta de si es pot detectar la rotació absoluta: l'argument del gaveta giratori, i l'argument de les esferes giratòries.[6] Segons Newton, en cada escenari la força centrífuga s'observaria en el marc local de l'objecte (el marc a on l'objecte està estacionario) només si el marc estiguera girant sobre l'espai absolut.
Al voltant de 1883, es va propondre el principi de Mach, segons el qual, en lloc de la rotació absoluta, el moviment dels astres lluntans respecte al marc inercial local dona lloc, per mig d'alguna llei física (hipotètica), a la força centrífuga i a atres efectes de l'inèrcia. El punt de vista actual es basa en l'idea d'un marc de referència inercial, que privilegia als observadors per als que les lleis de la física adopten la seua forma més simple i, en particular, als marcs que no utilisen forces centrífugas en les seues equacions de moviment per a descriure correctament els moviments.
Cap a 1914, l'analogia entre la força centrífuga (a voltes utilisada per a crear gravetat artificial) i les forces gravitatorias va conduir al principi d'equivalència de la relativitat general.[7][8]
Introducció
[editar | editar còdic]La força centrífuga és una força cap a fòra aparent en un marc de referència giratori.[9][10][11][12] No existix quan un sistema es descriu en relació en un marc de referència inercial.
Totes les mides de posició i velocitat deuen fer-se en relació en algun marc de referència. Per eixemple, es podria realisar un anàlisis del moviment d'un objecte en un avió en vol en relació en l'avió, en la superfície de la Terra o inclús en el Sol.[13] Un marc de referència que està en repòs (o un que es mou sense rotació i a velocitat constant) en relació en les "estreles fixes" generalment es considera un marc inercial. Qualsevol sistema pot analisar-se en un marc inercial (i per tant sense força centrífuga). No obstant, a sovint és més convenient descriure un sistema giratori usant un marc giratori: els càlculs són més simples i les descripcions més intuïtives. Quan es fa esta elecció, sorgixen forces fictícies, inclosa la força centrífuga.
En un marc de referència que gira al voltant d'un eix que passa pel seu orige, tots els objectes, independentment del seu estat de moviment, semblen estar baix l'influència d'una força radial (des de l'eix de rotació) cap a fòra que és proporcional a la seua massa, a la distància des de l'eix de rotació del marc, i al quadrat de la velocitat angular del marc.[14][15] Esta és la força centrífuga. Com els humans solen experimentar la força centrífuga dins del marc de referència giratori, p. eix. en un tiovivo o vehícul, açò és molt més conegut que la força centrípeta.
El moviment relatiu a un marc giratori dona com resultat una atra força fictícia: la força de Coriolis. Si la velocitat de rotació del marc canvia, es requerix una tercera força fictícia (la força de Euler). Estes forces fictícies són necessàries per a la formulació d'equacions de moviment correctes en un marc de referència giratori. i permetre que les lleis de Newton s'usen en la seua forma normal en tal marc (en una excepció: les forces fictícies no obedixen la tercera llei de Newton: no tenen contrapartes iguals i opostes). La tercera llei de Newton requerix que les contrapartes existixquen dins del mateix marc de referència, per lo tant, la força centrífuga i la força centrípeta, que no existixen, no són acció i reacció (com a voltes s'afirma erròneament).
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 Yoeder, Joella (1991). “El gran tesor de Christiaan Huygens”. Tractrix 3: 1-13.
- ↑ Yoder, Joella. aneu=XGZlIvCOtFsC Catàlec dels manuscrits de Christiaan Huygens incloent una concordancia en les seues Oeuvres Complètes, BRILL. ISBN 9789004235656.
- ↑ El rellonge de péndola de Christiaan Huygens, o, Demostracions geomètriques relatives al moviment de les péndoles aplicades als rellonges, Ames: Iowa State University Press, p. 173. ISBN 978-0-8138-0933-5.
- ↑ En llatí: vim centrifugam.
- ↑ Œuvres complètes de Christiaan Huygens (vol. 7) (en francés), L'Haya: M. Nijhoff, p. 325.
- ↑ Una traducció a l'anglés es troba en Isaac Newton (1934). aneu=ySYULc7VEwsC&pg=PA10 Philosophiae naturalis principia mathematica, Traducció d'Andrew Motte de 1729, revisada per Florian Cajori edició, University of Califòrnia Press, pp. 10-12. ISBN 9780520009271.
- ↑ Principi de Mach : de la gaveta de Newton a la gravetat quàntica, Boston: Birkhäuser, p. 69. OCLC 32664808. ISBN 0-8176-3823-7.
- ↑ aneu=rYW8tKzrFd4C&pg=PA194 L'ensenyança de les ciències en el sigle XXI, Ingrid V. Eriksson, Nova York: Nova Science Publishers. OCLC 165958146. ISBN 978-1-60021-951-1.
- ↑ Richard T. Weidner and Robert L. Sells. Mechanics, mechanical waves, kinetic theory, thermodynamics, 2 edició, Allyn and Bacon, p. 123.
- ↑ “Photon Bunching in a Rotating Reference Frame” . Physical Review Letters 123: 110401. doi:.
- ↑ John Robert Taylor (2004). Classical Mechanics, Sausalito CA: University Science Books, p. Chapter 9, pp. 344 ff. ISBN 978-1-891389-22-1.
- ↑ “Remarks on viewing situation in a rotating frame” . European Journal of Physics 29 (3): 599–606. doi:. Bibcode: 2008EJPh...29..599K.
- ↑ David P. Stern (2006). «Frames of Reference: The Basics». From Stargazers to Starships. Goddard Space Flight Center Space Physics Data Facility. Archivat des d'el original, el 6 d'abril de 2020.
- ↑ Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas».
- ↑ The Feynman Lectures on Physics Vol. I Ch. 12: Characteristics of Force
- Este artícul conté una traducció derivada de «Fuerza centrífuga» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.