En qué consiste la fuerza centrífuga
La fuerza centrífuga es la fuerza que se produce hacia afuera de una masa cuando ésta rota. Tomando en cuenta que la Tierra gira alrededor de un eje fijo, la dirección de la fuerza centrífuga siempre se aleja del eje, está opuesta a la dirección de la gravedad en el ecuador; y en los polos de la Tierra es cero. Es la fuerza necesaria hacia dentro que impide que la masa se mueva en línea recta, tiene el mismo tamaño que la fuerza centrífuga, con el signo opuesto. Es importante mencionar que la fuerza centrífuga es solo una fuerza aparente.
Cómo se calcula
La fuerza centrífuga puede calcularse cuando se conoce con exactitud la masa y la velocidad del objeto, así como el radio del círculo en el cual está viajando. Entonces tenemos que la fórmula para calcular la aceleración centrífuga es la siguiente:
Ac = V2 / R
Fórmula en la cual:
- Ac: aceleración centrípeta
- V= velocidad tangencial
- R= radio del giro
También se le puede agregar los siguientes datos:
- V= ω R
Que es la velocidad angular o ω y que se mide en radianes / segundo, la cual debemos de multiplicar por el R, que significa radio.
Formula general
Fcf= mw2r
Unidades
Generalmente la fuerza centrífuga se puede medir asociada a una partícula de masa que se encuentra en movimiento (m). Por ejemplo, en una centrifugadora de ropa se podría tomar como esta partícula de masa a la densidad de los componentes de dicha centrifugadora que son el agua y la ropa.
Puede ser medida entonces por la velocidad de dicho movimiento la cual se conoce con el nombre de velocidad angular y se representa con la letra “w”. Por otro lado, evidentemente una posición en el plano de rotación (r) que sería el radio correspondiente desde el centro de giro hasta donde el envase en esta ocasión permite llegar a la ropa, en el caso de la lavadora.
Su fórmula general es igual a Fcf= mw2r para finalmente poder ser expresado en la correspondiente medida de fuerzas los Newton (N).
Aplicaciones
Las principales aplicaciones en donde se utiliza la fuerza centrífuga son los siguientes:
- La inclinación en las curvas del tren pues la fuerza centrífuga que impulsa hacía afuera al tren cuando éste toma la curva, es contrarrestada por la fuerza que se manifiesta cuando el costado de las ruedas presiona sobre los rieles.
- Se utiliza en la centrifugadora que es una máquina que pone en rotación una muestra acelerar la decantación o la sedimentación de sus componentes.
- En las bombas centrífugas y turbinas que trabajan con líquidos y aire, respectivamente.
- En la fundición de metales, por su precisión, seguridad y calidad de los colados.
- En las bombas de agua ya que hacen girar el agua alrededor en la turbina para que sea expulsada por su abertura correspondiente llevando el agua hasta el lugar que se necesita.
Importancia de la fuerza centrífuga
En los estudios físicos y químicos existe un método especial que se utiliza para la separación de elementos, ya sean líquidos o no. Esto tiene la finalidad de estudiar su composición mediante un proceso físico que es llamado centrifugación.
La fuerza centrífuga también se encarga de realizar movimientos circulares rotatorios por medio de la energía circular haciendo que los elementos serán atraídos hacia un centro y de esta forma se puedan separar de la otra sustancia.
Es por esta razón que la fuerza centrífuga es un proceso muy importante que separa y descompone muestras químicas. Los resultados que se hacen utilizando este proceso se usan para los estudios de los elementos aplicados en la centrifuga. La importancia de este método radica en los infinitos usos que tiene en las diferentes áreas de la física y la química para la separación y unión de mezclas.
Es utilizada entonces en ámbitos como la farmacéutica, la química orgánica, la química básica, la alimentación, los estudios nucleares y en los aparatos electrodomésticos que necesiten del proceso de filtración.
Ejemplos
Algunos ejemplos de la fuerza centrífuga son los siguientes:
- La rotación de los planetas: pues en ella se puede apreciar la fuerza centrífuga que se da en la rotación elíptica que tienen los planetas con respecto a su estrella. Un ejemplo de ello es nuestro planeta tierra.
- Lavarropas: cuando ponemos a lavar la ropa en nuestra lavadora, es muy fácil de observar la fuerza centrífuga.
- Licuadora: cuando la licuadora está funcionando se puede apreciar la fuerza centrífuga. Cuando hacemos un batido de frutas con leche se puede apreciar la fuerza aún mejor.
- Cuando observamos el lodo que sale despedido de una llanta o cuando vemos los niños que siente una fuerza que los jala hacia afuera cuando juegan en el carrusel.
