Hace la fuerza centrífuga existen?

Question

Actualmente en mi último año de escuela secundaria, y siempre me han dicho que la fuerza centrífuga no existe por parte de mis profesores de física. Hoy mi novia en el año siguiente me preguntó qué fuerza centrífuga era, yo le dije que no existía, y entonces ella me dijo que su libro de texto, dijo que lo hizo, y la definió como "La aparente fuerza experimentada hacia el exterior de un círculo es la fuerza centrífuga y es debido a la masa del objeto resistir el interior aceleración centrípeta de que el objeto está experimentando". Yo estaba muy sorprendido al oír esto después de un par de años de que se diga que no existe.

Hice un poco de lectura y encontrar todo tipo de cosas acerca de pseudo fuerzas y marcos de referencia. Me preguntaba si alguien podría por favor que me explique lo que está pasando? Es incorrecto decir que la fuerza centrífuga no existe?

Esto siempre ha atormentado a mí un poco como a menudo me pregunto que si cada fuerza tiene una fuerza de reacción, a continuación, una fuerza centrípeta debe tener una reacción de la fuerza centrífuga, pero cuando pregunté a los profesores acerca de esto me dijeron que la fuerza centrífuga no existe.

Answer 1

Resumen

La fuerza centrífuga y la fuerza de Coriolis sólo existen dentro de un marco giratorio de referencia y su propósito es "hacer que la mecánica Newtoniana trabajo" en dicha referencia.

Así que tu profesor es correcta; de acuerdo a la mecánica Newtoniana, la fuerza centrífuga realmente no existe. Hay una razón por la que todavía se puede definir y uso, sin embargo. Por esta razón, su novia del libro también podría ser considerada como correcta.

Detalles

Como usted sabe, las leyes de Newton trabajo en la llamada "inercia de los marcos de referencia". Sin embargo, un punto en la superficie de la Tierra no es realmente un marco inercial de referencia porque está girando alrededor del centro de la Tierra. (Así que usted puede pensar en él como una rotación del sistema de coordenadas.) Así que la mecánica de Newton no aplicar si queremos describir el movimiento y el uso de un punto de referencia sobre la Tierra. Esto es bastante incómodo, porque nos queremos principalmente ingeniero de cosas que funcionan en la Tierra.

Afortunadamente, hay un truco: se puede utilizar un punto en la superficie de la Tierra como referencia y fingir que es un marco inercial de referencia, si usted también fingir que algunos externo "imaginario" (fictious) existen fuerzas en adición a los reales. Estos son los de la fuerza centrífuga y la fuerza de Coriolis.

Leer más

Si usted está interesado en más información, consulte:

http://en.wikipedia.org/wiki/Inertial_frame_of_reference
http://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugal_force_%28rotating_reference_frame%29
http://en.wikipedia.org/wiki/Coriolis_effect

Answer 2

El truco es, la fuerza centrífuga es una fuerza ficticia.

La fuerza centrífuga existe! A todos los que lo niegan, hacer esto: xkcd.com/123. Sin embargo es una fuerza ficticia. Citando a wikipedia:

Una ficticia de la fuerza es una fuerza aparente que actúa sobre todas las masas cuyo movimiento se describe el uso de un no-sistema inercial de referencia, tales como rotación, un marco de referencia.

Así que, si te sientas en una de merry-go-round, usted puede sentir una fuerza que tira de ti. Usted puede medir. Para que esta fuerza existe, pero para su madre de pie fuera de la merry-go-round, viendo que no hay fuerza centrífuga. Ella puede ver el merry-go-round de la aplicación de una fuerza centrípeta, así que ir junto con el merry-go-round y no se caen. Si no, su masa hace que vaya en línea recta y se caen.

La razón por la que los dos observadores observar las diferentes fuerzas es que el merry-go-round no es un sistema inercial de referencia, mientras que el suelo, en el que su madre se destaca, es.

En un marco inercial de referencia no es la fuerza centrífuga, pero no puede ser en un no-sistema inercial de referencia.

De modo que la fuerza centrífuga parece estar ahí, porque un observador en el merry-go-round no es en un marco inercial de referencia. Por el cambio de los marcos de referencia, se puede eliminar.

Answer 3

Como no estoy de acuerdo con todas las respuestas, voy a intentar explicar algunos de los fundamentos de la ciencia: la Ciencia en su esencia no puede explicar por qué las cosas suceden de la manera en que lo hacen, simplemente se trata de modelar la realidad a partir de observaciones en el pasado para predecir eventos en el futuro. En otras palabras, la definición de una fuerza centrífuga es posible, como por ejemplo, su novia del libro, pero es redundante en el gran esquema del modelo de física de la realidad como de otros aspectos de la física del modelo puede ser utilizado para describir los mismos eventos sin la necesidad de una fuerza.

Ahora, a la dirección de tu pregunta original: ¿la fuerza centrífuga existen?

• No, porque al igual que la fuerza gravitacional/gravedad/"espacio de deformación" o incluso cosas como la interacción electrodébil no existe en ninguna manera excepto como un término para describir un patrón observado en el pasado que esperamos que suceda en el futuro. La ciencia puede nunca* reclamación de explicar nada, que sólo puede construir más y más eficiente, y el resumen de los modelos para predecir eventos futuros.
• No, porque en la mayoría de los generalmente aceptados modelo(s)** de física de la fuerza no se utiliza/definido. Ver las otras respuestas para esto.
• Sí, en el sentido de que sea útil a un cierto nivel de predicción para el modelo de ciertas cosas sin demasiada abstracción. Del mismo modo que ciertas cosas pueden ser explicadas en química con ciertas "leyes" que la física puede predecir de una manera más abstracta y compleja forma. Esto no significa que la química de las leyes no existen, simplemente son menos abstractos.

* <small> bueno, sólo para ser perfectamente correcto aquí algo así como la teología es considerado por algunos una ciencia y por lo menos en un nivel básico tiene derecho a presentar la reclamación, independientemente de la cuestión de si se puede o no se puede explicar nada </small>

** Modelos si se toma por ejemplo el modelo Newtoniano y la nueva física cuántica modelo como modelos independientes con diferentes niveles de abstracción en lugar de la física cuántica como simplemente una mejor versión más reciente del modelo Newtoniano.

Answer 4

En la física Newtoniana, objetos de continuar moviéndose en línea recta a menos que una fuerza actúa sobre ellos, por lo tanto, si un objeto no se mueve en una línea recta, una fuerza debe actuar sobre él.

Considere la posibilidad de los planetas. ¿Por qué no acaba de volar por el espacio en línea recta? Debido a que el sol tira de ellos.

Considere la posibilidad de una roca en el extremo de una cadena. ¿Por qué no volar cuando hilado? Debido a que la línea se mantiene en su lugar.

Cuando te metes en algo que está girando (como merry go round), usted va a volar en línea recta porque no nos aferramos a nada.

Si usted hace aferrarse a algo, usted se sentirá como si algo está tirando de ti hacia afuera. En realidad, sus brazos están tirando de ti hacia el interior (que es lo que te impide volar), y se siente la reacción de su acción (también las leyes de Newton). Porque el movimiento es relativo, puede definir inteligente puntos de referencia que hacen que parezca que hay una fuerza, empujando hacia afuera, pero en la final no tiene mucho sentido.

Si usted posee un acelerómetro, mientras que en el merry go round, usted verá que usted está experimentando aceleración (lo que implica una fuerza, porque de $F=ma$). Si se hace girar lo suficientemente rápido, usted también siente los efectos de tener grandes fuerzas aplicadas, tales como la sangre que escurre de las partes de su cuerpo. Si dejas ir y volar, te darás cuenta de que el acelerómetro no muestra la aceleración, y no se siente cualquiera, incluso si fueron girar muy rápidamente. ¿De dónde salió la "fuerza centrífuga" ir? Se marchó tan pronto como se detiene la aplicación de un centrípeta (hacia el centro) de la fuerza en sí mismo por dejar ir.

Esta es la razón por la que se llama de la ficción de la fuerza, sólo parece existir si utiliza un marco de referencia que permite ficción fuerzas a aparecer.

Answer 5

La clave del enigma es que el propósito de explicar la aparente fuerzas en alguien a quien rotación, un marco de referencia que aparece a definir estacionaria, por ejemplo, todos los seres humanos en todas partes, la fuerza centrífuga puede necesitar ser tomado en cuenta, ya que parece estar allí. Aunque puede ser pequeña en función de la velocidad de rotación. Que es lo que tu novia del libro de texto dice. Para el propósito de establecer las leyes de Newton del movimiento en un marco inercial de referencia, que es lo que sus maestros estaban haciendo, no hay tal cosa como esta la fuerza centrífuga. Usted puede razonablemente pensar que, puesto que se contradicen, uno de esos puntos de vista deben ser tan estúpido que nadie diría. Pero ese no es el caso.

"Fuerza centrífuga" y "fuerza de Coriolis" existen como términos en la ecuación de movimiento de un objeto en relación a un marco giratorio de referencia:

• Considere la posibilidad de "girar con el marco de referencia" para ser estacionaria. Eso es lo que acaba de "marco de referencia", significa.
• Considere un objeto inicialmente "en reposo" (es decir, en algún instante de tiempo, es girar con el marco de referencia), pero nada está en su lugar para mantener la rotación. Como hacer girar algo en una cuerda de un círculo y, a continuación, soltar justo en el instante en que empezamos a calcular su movimiento.
• Dejar el tiempo correr a partir de que punto inicial.

A continuación, el objeto se mueve lejos del centro de rotación. En un sistema inercial (no giratorio) marco de referencia que no estaba inicialmente en reposo. En ese marco de referencia se diría que se mueve en una línea recta. En la rotación del marco de referencia acelera de distancia del centro -- la aceleración inicial es directamente de distancia, sino que empieza a seguir una trayectoria curva.

La "fuerza" que hace que la inicial de "aceleración" que se llama "fuerza centrífuga", y la "fuerza" que actúa sobre un cuerpo en movimiento en un marco giratorio y las causas de la curva se llama "fuerza de coriolis".

Pero las ecuaciones de movimiento en un marco giratorio de referencia son horribles, y las ecuaciones de movimiento en un sistema inercial de referencia son realmente sencillos. Es así, que se preocupa por la rotación de los marcos de referencia, hasta el punto de dar un nombre a una "fuerza" que no existe en la inercia de los marcos de referencia que preferimos para el cálculo? Las personas que viven en un planeta, es que. Estos inexistente fuerzas tienen que ser tomadas en cuenta si se desea calcular con precisión el vuelo de un tiempo suficientemente largo alcance de la artillería de la shell o el movimiento del tiempo, en relación al suelo en lugar de en relación a algún punto fijo en el espacio a través del cual la tierra gira.

¿Existen? Si usted toma una rotación de marco de referencia a continuación, se puede observar, al igual que cualquier otra fuerza, y para el caso que nos subjetivamente la experiencia de ellos cuando nos vamos lo suficientemente rápido. Si usted toma un marco inercial de referencia, a continuación, no existe tal término en las leyes de la física. Así que sí existen, se puede medir si estás de pie en un planeta. No, en realidad no existen, son sólo un subproducto del marco de referencia elegido. Un poco como la gravedad de la relatividad general es un producto de la elección de un "antinatural" marco de referencia, que no puede seguir la curvatura del espacio-tiempo ;-)

Tenga en cuenta que en ambos marcos de referencia inercial o rotativo, de un objeto que permanece inmóvil en el marco giratorio (y gira en un círculo en el marco inercial) necesariamente experimenta una "fuerza centrípeta" (una fuerza hacia el centro). Así, la gravedad hace que las cosas a la órbita, y la tensión en una pieza de la cadena hace un giro de pdi a seguir una trayectoria circular. Entonces, ¿qué "fuerza centrífuga" realmente es, en un marco giratorio de referencia, es el término que usted necesita con el fin de satisfacer el requisito de que un objeto estacionario debe experimentar 0 fuerza neta. En un marco inercial de objeto que describe un círculo no es estacionaria, por lo que no experimenta 0 fuerza neta, por lo que no hay equilibrio de largo plazo.

Usted está en algo cuando usted habla de la igualdad y de fuerzas opuestas. Puesto que el objeto que gira experimenta una fuerza centrípeta, el objeto de ejercer esa fuerza necesariamente debe experimentar una igual y opuesta a la fuerza. La luna tira de la tierra en su dirección, y la cadena de la pdi tira de su mano en la dirección de la pdi. Esto no es lo que normalmente se denomina "fuerza centrífuga", pero es lejos del centro, y la "realidad" no existe.