Fuerza ficticia
Una fuerza ficticia (también llamada pseudo fuerza , [1] fuerza de d'Alembert , [2] [3] o fuerza de inercia [4] [5] ) es una fuerza que parece actuar sobre una masa cuyo movimiento se describe mediante un marco de referencia no inercial , como un marco de referencia en aceleración o rotación. Un ejemplo se ve en un vehículo de pasajeros que está acelerando en la dirección de avance: los pasajeros perciben que una fuerza en la dirección hacia atrás actúa sobre ellos y los empuja hacia atrás en sus asientos. Un ejemplo en un sistema de referencia giratorio es la fuerza que parece empujar los objetos hacia el borde de una centrífuga. Estas fuerzas aparentes son ejemplos de fuerzas ficticias.
La fuerza ficticia F se debe a la inercia de un objeto cuando el marco de referencia no se mueve inercialmente y, por lo tanto, comienza a acelerar en relación con el objeto libre. La fuerza ficticia no surge así de ninguna interacción física entre dos objetos, como el electromagnetismo o las fuerzas de contacto , sino más bien de la aceleración a del propio marco de referencia no inercial , que desde el punto de vista del marco ahora parece ser una aceleración. del objeto, requiriendo una "fuerza" para que esto suceda. Según lo declarado por Iro: [6] [7]
Esta fuerza adicional debida al movimiento relativo no uniforme de dos marcos de referencia se denomina pseudofuerza .
Suponiendo la segunda ley de Newton en la forma F = m a , las fuerzas ficticias son siempre proporcionales a la masa m .
La fuerza ficticia sobre un objeto surge como una influencia imaginaria, cuando el marco de referencia utilizado para describir el movimiento del objeto se acelera en comparación con un marco sin aceleración. La fuerza ficticia "explica", utilizando la mecánica de Newton, por qué un objeto no sigue las leyes de Newton y "flota libremente" como si no tuviera peso. Así como una trama puede acelerar de cualquier forma arbitraria, las fuerzas ficticias también pueden ser arbitrarias (pero solo en respuesta directa a la aceleración de la trama). Sin embargo, se definen cuatro fuerzas ficticias para los fotogramas acelerados de manera común: una causada por cualquier aceleración relativa del origen en línea recta ( aceleración rectilínea ); [8] dos que involucran rotación:fuerza centrífuga y fuerza de Coriolis; y una cuarta, llamada fuerza de Euler , causada por una tasa de rotación variable, si eso ocurriera.
La fuerza gravitacional también sería una fuerza ficticia basada en un modelo de campo en el que las partículas distorsionan el espacio-tiempo debido a su masa, como la relatividad general .
Panel central : una vista explosionada en el marco inercial. El pasajero está sujeto a la fuerza de aceleración m a . El asiento (que se supone de masa despreciable) se comprime entre la fuerza de reacción - m una y la fuerza aplicada desde el coche m una . El automóvil está sujeto a la fuerza de aceleración neta M aesa es la diferencia entre la fuerza aplicada ( m + M ) a desde el eje y la reacción desde el asiento - m a .
Panel inferior : una vista despiezada en el marco no inercial. En el marco no inercial donde el coche no se está acelerando, la fuerza desde el eje está equilibrada por una fuerza hacia atrás ficticio - ( m + M ) una , una parte - M un aplicado al coche, y - m una al pasajero . El automóvil está sujeto a la fuerza ficticia - M a y la fuerza ( m + M ) adesde el eje. La suma de estas fuerzas m a se aplica al asiento, que ejerce una reacción - m a sobre el automóvil, por lo que se aplica una fuerza neta cero al automóvil. El asiento (sin masa asumida) transmite la fuerza m una al pasajero, que está sujeto también a la fuerza ficticia - m una , resultando en cero fuerza neta sobre el pasajero. El pasajero ejerce una fuerza de reacción - m un sobre el asiento, por lo tanto, que se comprime. En todos los cuadros, la compresión del asiento es la misma y la fuerza entregada por el eje es la misma.
