Qué es la fuerza centrípeta
Para que un objeto describa una curva, algo tiene que empujarlo hacia el centro de esa curva. Esa fuerza es la fuerza centrípeta. En un coche que toma una curva la aporta el rozamiento de los neumáticos; en una piedra que gira atada a una cuerda, la tensión de la cuerda; en la Luna, la gravedad de la Tierra.
Las fórmulas
Aceleración centrípeta: a = v² ÷ r
Fuerza centrípeta: F = m × v² ÷ r
Velocidad angular: ω = v ÷ r (rad/s)
Periodo: T = 2π r ÷ v
Revoluciones por minuto = ω × 60 ÷ 2π
Ejemplo resuelto
Un coche de 1500 kg toma una curva de 50 m de radio a 50 km/h (13,9 m/s):
- Aceleración: 13,9² ÷ 50 = 3,86 m/s², es decir, 0,39 g.
- Fuerza centrípeta: 1500 × 3,86 = 5787 N.
- Está dentro de lo que aguantan los neumáticos en seco.
A 100 km/h en la misma curva, la aceleración sería de 1,57 g: el coche se saldría.
La velocidad al cuadrado
La fuerza crece con el cuadrado de la velocidad. Duplicar la velocidad multiplica por cuatro la fuerza necesaria; triplicarla, por nueve. Reducir el radio a la mitad, en cambio, solo la duplica. Por eso las señales de curva peligrosa recomiendan una velocidad concreta.
Límites de adherencia
| Situación | Aceleración lateral máxima aproximada |
|---|---|
| Neumático normal, asfalto seco | 0,8 a 0,9 g |
| Deportivo con neumáticos de alto rendimiento | 1 a 1,2 g |
| Asfalto mojado | 0,5 a 0,7 g |
| Nieve | 0,2 a 0,3 g |
| Hielo | 0,1 g o menos |
Un coche de Fórmula 1 supera las 5 g en curva gracias a la carga aerodinámica que lo pega al suelo.
La fuerza centrífuga
En un coche que gira notas que algo te empuja hacia fuera. Es la fuerza centrífuga, una fuerza aparente que solo existe desde el punto de vista de quien gira. Vista desde fuera, lo que ocurre es que tu cuerpo tiende a seguir recto por inercia y el coche lo obliga a curvarse.
Más ejemplos
- Centrifugado de la lavadora: a 1200 rpm, un tambor de 25 cm de radio somete la ropa a unas 400 g; el agua sale por los agujeros porque no hay nada que la mantenga en la curva.
- Peraltes: las curvas de autovías, velódromos y vías de tren se inclinan para que parte de la fuerza centrípeta la aporte el propio suelo.
- Satélites: la gravedad es la fuerza centrípeta; a 400 km de altura, la velocidad orbital es de unos 7,7 km/s.
- Atracciones de feria: las montañas rusas no suelen pasar de 4 a 5 g para que el cuerpo lo soporte.