La forza centripeta e la forza centrifuga: definizione e differenze - WeSchool


Nel 
moto circolare uniforme
 la velocità cambia continuamente direzione e ciò è dovuto all'effetto dell’
accelerazione centripeta
. Newton, con il 
secondo principio della dinamica
, ci ricorda che, se c’è un’accelerazione, deve esserci necessariamente una forza corrispondente che prende il nome di
 forza centripeta
. Questa è diretta sempre verso il 
centro della traiettoria
 e si ottiene, come tutte le forze, dal prodotto tra massa e accelerazione:





















Videolezione "Studio di funzione: il procedimento"

























    const isRelatedVideo = 1;

 
$$ F_c = m a_c = m \omega^2 r = m \frac{v^2}{r} $$


Spesso si parla di 
forza centrifuga
: questo è un errore, perchè la forza centrifuga non è una forza vera e propria, ma è una 
forza apparente
. Le forze apparenti sono quelle 
forze che un 
osservatore non inerziale
 deve introdurre per spiegare i fenomeni fisici
 che esperisce in base alle leggi della dinamica: un osservatore, infatti, non 
sa 
di essere inerziale o meno, e immagina che, in principio, le leggi di Newton valgano sempre.


 


Facciamo un esempio: prendiamo una giostra che gira, supponiamo per semplicità, di moto circolare uniforme, e due amici, Alice e Bob. Bob decide di salire sulla giostra, mentre Alice rimane a terra.


Mettiamoci nei panni di Alice: secondo lei, Bob ruota di moto circolare uniforme sopra alla giostra ed è soggetto ad una forza centripeta $F_c$. Niente di strano.


Mettiamoci ora nei panni di Bob: Bob, dal canto suo, si vede 
fermo
, vede la giostra 
ferma
 e il mondo intorno a sé, compresa Alice, scorrergli attorno. Sentendosi in quiete, per Bob su di sé non agiscono forze (o sono in equilibrio): pensa cioè che per lui valga il 
principio di inerzia
.


Adesso supponiamo che Bob scagli un sasso verso Alice. Come registrano questo fenomeno Alice e Bob?


 




 


Guardiamo dapprima che cosa succede per Alice: Bob, che si muove di moto circolare uniforme, lancia un punto materiale (il sasso) di 
moto rettilineo uniforme
 nella direzione indicata. Ecco le traiettorie secondo Alice:


 




Adesso mettiamoci nei panni di Bob. Bob tira il sasso verso Alice. Per lui, non ci sono forze (oltre alla gravità), e quindi il sasso si dovrebbe muovere di moto rettilineo uniforme, secondo appunto il principio d’inerzia. Ma guardiamo la traiettoria del sasso per Bob:


 




 


Non è affatto rettilinea! Come spiega Bob questo fenomeno? L’opzione più semplice è 
introdurre una forza
, appunto la 
forza centrifuga
, che spieghi il comportamento del sasso. Sebbene sia l’unica opzione di Bob, per Alice questa forza 
non esiste
: è solo il prodotto dell’errata ipotesi di Bob, cioè quella di essere un 
osservatore inerziale
. Le forze apparenti quindi si possono osservare solo in sistemi di riferimento non inerziali, e per osservatori inerziali scompaiono.


 

