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Física extraña (1): Fuerza centrífuga




No se si la iniciativa cuajará o no, pero oye, que no sea por no intentarlo y dar el primer paso.

Me gustaría crear una serie compartida en El Cedazo. Se trata de una serie de “física extraña”, o cosas que el sentido común nos indica que deberían funcionar de una determinada manera pero resulta que no, que lo hacen de otra diferente.

A pesar de que soy un tipo muy curioso, me encanta la física y las “chorradas” son mi especialidad, no creo que pueda crear una serie completa por mí mismo, así que el que quiera apuntarse tiene mi agradecimiento.

Dicho esto, os presento el primer artículo sobre “Física extraña”, o…

Física Extraña: La fuerza centrífuga.

Va a ser peccata minuta, una curiosidad para abrir boca: interesante, curiosa, desconcertante cuando ves lo que ocurre (si no sabes por qué ocurre), y de lectura ligera.

Todos sabemos que cuando vamos en un vehículo y tomamos una curva a derechas la fuerza centrífuga nos empuja hacia la parte izquierda del vehículo; si la curva es pronunciada y la velocidad es “quizás” un poquito más elevada de la recomendada, a veces hasta se escuchan golpes y cosas rodando por el maletero.

Aplicación de fuerza centrifuga en un kart tomando una curva

Fuerza centrífuga aplicada

Empezando por el principio: ¿Qué es la fuerza centrífuga?

Bueno, esto yo no pensaba escribirlo, pero Pedro me ha pedido que demos alguna explicación para que el artículo quede así un poco más didáctico. No creo ser la persona indicada para dar explicaciones técnicas, porque yo soy físico aficionado de garrafón, así que… bueno, mis explicaciones son eso, de garrafón.

La fuerza centrífuga es una fuerza que no existe ( ¿?¿?¿?¿?¿? ). Sí, dicho así suena raro, pero es la realidad, a este tipo de fuerzas que no existen se las llama “fuerzas ficticias”.

Y tú dirás: pues pa’ no existir, yo la siento bastante a menudo

Vale, sí, es cierto, pero con que “no existe” nos referimos a que en realidad no hay nadie (ni siquiera un enanito malévolo) invirtiendo energía para empujarte en la dirección en la que tú notas el empuje.

Lo cierto es que la fuerza centrífuga es una consecuencia de la inercia.  Hubo una vez un tipo listo llamado Newton que dijo en su primera ley que: “Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él“.

Entonces, lo que nosotros sentimos como la fuerza centrífuga, no es más que nuestro cuerpo “tratando de perseverar en su estado de reposo” mientras el vehículo trata (por el rozamiento de nuestro culo con el asiento) de cambiar la dirección de nuestro desplazamiento.

De esta forma sentiremos una fuerza centrífuga siempre que el vehículo nos esté transmitiendo energía para cambiar la dirección de nuestro desplazamiento y la sentiremos en sentido contrario al cambio de dirección que propone el vehículo.

¿Ha quedado claro con mi explicación de garrafón? ¿No? Pues toma: Fuerza centrífuga en la Wikipedia al canto.

Pero…

¿Existe alguna cosa en la Tierra que se comporte de forma extraña? Pues sí…

Os propongo el siguiente experimento:

La próxima vez que paséis por la Plaza Mayor de vuestro pueblo, acercaros al vendedor de globos de helio, poned de excusa a vuestro sobrino (aunque éste no exista) y adquirid uno de los globitos. Tampoco son tan caros.

Digo que pongáis de excusa al sobrino porque si decís que es para tratar de profundizar en el conocimiento sobre el funcionamiento de la física en nuestro universo… os van a mirar raro… a no ser que la crisis esté tan mal que ya haga falta ser astrofísico para que te contraten para vender globitos… que igual podría ser.

Bueno, a lo que íbamos, el efecto se ve mejor cuanto más grande es el globo, pero tiene que ser lo suficientemente pequeño como para tener movilidad dentro del coche, o sea: coged uno pequeño a no ser que penséis viajar en autobús.

Ok, ya tienes tu globito y estás pensando: más vale que esto funcione, porque si no, le voy a llenar a Rantamplán los comentarios de palabras malsonantes.

¿Qué tienes que hacer a continuación?

Pues nada, montarte en un vehículo móvil y girar un par de rotondas o tres con el globo sujeto por la cuerda, pero dejándole libertad de movimientos dentro del automóvil para que elija su propio destino.

¿Qué va a ocurrir?

Pues nada, que el desgraciado del globo va a desplazarse en la dirección contraria a la que dicta el sentido común, nuestro instinto y las leyes de la física más elementales y además golpeándonos en la cara casi seguro en el proceso.

¡¡Maldita sea el globo!! ¡¡En este coche se respetan las leyes de la termodinámica!![1]

..

.

¿Por qué ocurre lo que ocurre?

..

.

¿Estás seguro que quieres que te lo cuente?

..

.

Venga, va, si has llegado hasta aquí, te lo cuento: La verdad es que el globo no tiene culpa de nada, el pobre, es su hermano mayor el que le está empujando en la dirección contraria, su hermano mayor y más pesado: “El aire”.

Y es que nuestro cerebro tiende a asumir que el aire no existe, no tiene masa ni se desplaza, pero no es así, lo que puede comprobarse fácilmente cuando hace viento.

La fuerza centrífuga tiende a empujar toda la masa del vehículo hacia la parte exterior de la curva, pero en ese desplazamiento tienen preferencia los cuerpos más pesados. Cuando nosotros nos desplazamos hacia el exterior de la curva, lógicamente estamos desalojando el aire que ahí hubiera, que pasa a ocupar el espacio que nosotros ocupábamos antes.

A pesar de que el aire, como nosotros, está sufriendo esa fuerza centrífuga.

Al globo le pasa exactamente lo mismo, siente esa fuerza centrífuga, pero sin embargo tiene la desgracia de ser el cuerpo más liviano del entorno (por eso flota) y por esa razón el aire de su entorno, más pesado que él tiene preferencia para ocupar la parte exterior de la curva dentro del vehículo.

Ok, Ok, todo esto tiene sentido, pero ¿de dónde sale la fuerza que empuja el globo de helio en la dirección contraria? Quiero decir, si existe una fuerza que le empuja hacia afuera, y el globo decide ir hacia adentro es porque tiene que haber otra fuerza que le empuja en esa dirección, ¿de dónde sale? ¿Por qué no acaba toda la masa del vehículo (globo incluido) aplastada contra la pared del vehículo?.

Bueno, esa fuerza sale de la diferencia de presiones debido a la acumulación de aire en la parte del vehículo que se corresponde con el exterior de la curva.

A medida que el aire se desplaza, la presión en esa zona aumenta, mientras que la presión en la contraria disminuye, lo que ejerce una fuerza sobre el globo que lo desplaza.

Para ver mejor el efecto se pueden hacer varias cosas:

  • Cuanto más grande es el globo, mejor, porque más aire desplaza.
  • Cuanto más en el exterior de la curva esté antes de iniciar la curva, mejor, porque más presión se ejercerá en esa zona para desplazarlo.
  • Cuanta más fuerza centrífuga apliquemos, mejor… siempre y cuando no nos vea la policía local o la guardia civil…

Y poco más me queda por añadir, salvo que os animo a que participéis en esta sección con vuestras físicas extrañas, esas cosas que cuando las ves dices ¿ein? Y luego resulta que tienen explicación (Y más nos vale que la tengan, porque andar cambiando las leyes de la física a estas alturas iba a ser un engorro).

  1. Nota del Editor: Homer Simpson se lo decía a Lisa cuando ésta construyó en su casa una máquina de movimiento perpetuo. Y no, no lo he visto en la serie, que pocas veces veo: lo leí en un libro estupendo de nombre “Física de lo imposible”, de Michio Kaku, que está en mi librería junto a “Relatividad sin Fórmulas”, de un tal Pedro Gómez-Esteban y a “Una breve historia de casi todo”, de Bill Bryson. []

Sobre el autor:

Rantamplan (javier cuesta)

 

{ 15 } Comentarios

  1. Gravatar Bartran | 31/01/2011 at 01:47 | Permalink

    Estupendo artículo.

    Me ha gustado mucho, sorprendido!

    Sí que sabia que la fuerza ficticia de la curva no nos empujaba a ningún lugar, pero lo del globo de helio ha sido magistral!

    Si pudiera hacer una sugerencia sobre futuras entradas, pediría: La conservación del momento angular!

    Eso sí, sin bailarinas de hielo, especial desconcierto me genera el ejemplo de la rueda de bicicleta, que al girar se pone en horizontal.

    Un saludo, y gracias por tu artículo.

  2. Gravatar Juan Carlos Giler | 31/01/2011 at 03:55 | Permalink

    Muy bueno!!!

    Didáctico y muy ameno :D

  3. Gravatar Eagle | 01/02/2011 at 08:56 | Permalink

    Vaya, nunca me había parado a pensar lo del globo con detenimiento. Yo pensaba que simplemente se debía a una falsa sensación de movimiento, vamos, que el globo nunca se movía, sino el coche (y nosotros por estar asidos al mismo).

    Qué bonito es descubrir como funcionan las cosas cotidianas…

  4. Gravatar Antares | 01/02/2011 at 06:35 | Permalink

    A hacer el experimento… pero por lo que veo no puedo mirar a la vez el globo y la via… si me estrello, te mando la cuenta para que pagues los daños.

    Esta interesante la serie. Podría ayudarte con un artículo sobre la dualidad onda partícula!

  5. Gravatar Brigo | 01/02/2011 at 07:45 | Permalink

    Muy buen artículo. Lo del globo de sobresaliente. Animo y felicitaciones. ¿O era felicitaciones y ánimo?, bueno, tu me entiendes. :-)

  6. Gravatar Rantamplan | 02/02/2011 at 10:00 | Permalink

    je je, me alegra que os haya gustado.

    Bartran: Me has dado una idea buenisima para otro artículo de física extraña, trata de bicicletas sin cadena (y de como pueden subir una cuesta) pero ya que estamos trataré de contar algo de conservación de momento angular de garrafón.

    No será en breves, eso sí, por que antes hay otro par de artículos de física extraña que tienen que ver la luz…

    Antares: Si tienes un accidente como mucho te pago el globo de helio… ¡¡Y solo si me mandas pruebas peritales de que se rompió en el accidente!!, en cuanto a lo de la dualiddad onda partícula, a mi me parece bien, pero igual ya es un tema tratado en “fisica extraña” en el tamiz, coméntaselo a Pedro a ver que se cuenta.

    Un saludo.

    Rantamplan.

  7. Gravatar Enrique | 02/02/2011 at 11:37 | Permalink

    Muy interesante la explicación.

    Yo tengo una duda de un fenómeno que he visto alguna vez y tiene que ver con la luz. No sé pq se produce. Puedo mandar a algún correo el ‘enunciado’ para que alguien pueda explicar pq se produce? (he dejado mi correo)

  8. Gravatar J | 02/02/2011 at 11:55 | Permalink

    Enrique: yo creo que es mejor que lo pongas aquí mismo, y así cualquiera puede animarse.

  9. Gravatar Enrique | 02/02/2011 at 01:43 | Permalink

    Es que no sé si sabría explicarlo con palabras, con un dibujo se vería mucho más claro.

  10. Gravatar Pedro | 02/02/2011 at 01:57 | Permalink

    Enrique, mándame el dibujo a pedro@eltamiz.com y lo cuelgo y enlazo en un comentario, si te parece bien :)

  11. Gravatar jesus | 13/02/2011 at 12:15 | Permalink

    Enhorabuena por el articulo, muy didactico e interesante. Y desde aqui una sugerencia / peticion: ¿como funciona un giroscopio? He leido bastante acerca del tema y todavia no consigo entender su funcionamiento…En fin, uno que es un poco torpe!

  12. Gravatar Ladril | 21/02/2011 at 12:19 | Permalink

    Muy interesante el artículo.

    Una vez un amigo mío me sugirió un experimento físico mu,y muy fácil de hacer al que, sin embargo, no le hemos encontrado explicación alguna.

    Simplemente consiste en abrir muy levemente cualquier grifo, para obtener un chorro de agua lo más fino posible (cuanto más mejor). Una vez hecho esto, ponemos el dedo en el chorro, y lo aproximamos lentamente hacia la salida del agua, como si quisiéramos taponar el grifo. Y aquí viene lo curioso, el agua se deforma, formando oscilaciones (que parecen coincidir con los modos resonantes para esa longitud). Y llegado un punto dado, antes de tocar el grifo, veréis que el chorro se “rompe” y el grifo simplemente empieza a gotear.

    Os recomiendo fervientemente que lo probéis, yo la primera vez que lo hice aluciné bastante. Y luego, por supuesto, comentad aquí vuestras impresiones.

    Un saludo!

  13. Gravatar tARQ | 22/02/2011 at 03:47 | Permalink

    Ladril: Algo me dice que eso debe tener que ver con la tensión superficial del agua y las corrientes que se producen dentro de ese “chorrito de agua”. A ver si alguien nos lo puede explicar…

  14. Gravatar Rantamplan | 13/05/2014 at 10:05 | Permalink

    Hola!

    Ayer en el hormiguero sacaron este efecto en la ciencia. Me hizo bastante ilusión ;) .

  15. Gravatar Macluskey | 13/05/2014 at 05:17 | Permalink

    CIERTO!!

    Lo vi y me dije… ¡Yo sé lo que va a pasar! Rantamplán nos lo contó.

    Y pasó exactamente lo que decías, claro. Sólo que en el Hormiguero no explicaron el por qué, que es lo interesante. Se ve que en prime time eso no mola.

    Saludos

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