Fuerza ficticia y ascensor de caída libre
Un marco de referencia no inercial es el marco de referencia que tiene aceleración ($ a_ {0} $) Ejemplo Elevador de caída libre
La ley de Newton es válida solo en el marco de referencia inercial. No podemos aplicarlos ya que está en un marco de referencia no inercial, ya que dejó fuera la aceleración del objeto debido al marco de referencia.
Permítanme proporcionar un ejemplo simple para ilustrar esto.
a) Se está moviendo en un automóvil que está acelerando. Desde su marco de referencia, un bloque en la carretera estaría acelerando en dirección opuesta.
Ahora, si aplicamos la ley de newton, encontraremos que la aceleración es cero, ya que no actúa ninguna fuerza neta. Pero el bloque tiene una aceleración del marco de referencia del automóvil.
Entonces, para solucionar este problema, agregaremos una cantidad ficticia en la ecuación de la ley de Newton como
$ F = F_ {0} + ma $
Donde F0 0 es la fuerza ficticia y está en la dirección opuesta del marco de aceleración
$ F_ {0} = – Ma_ {0} $
Donde $ a_ {0} $ es la aceleración del marco de referencia no inercial
Ahora permítanme ilustrar esto con un ejemplo de ascensor en caída libre
b) Un elevador en caída libre es un marco de referencia no inercial. La aceleración del elevador según la definición del observador en el suelo será
g = -gk
Dónde k es el vector unitario a lo largo del eje vertical en dirección ascendente
Tomemos un objeto no conectado de masa M en el elevador.
Desde el marco de referencia del ascensor de caída libre, dos fuerzas están actuando sobre la masa
Fuerza ficticia debido a un marco de referencia no inerte
$ F_ {fic} = Mg $
Es opuesto a la aceleración del elevador.
Gravitacional Fuerza en la misa
$ F_ {G} = – Mg mathbf {k} $
Entonces, la fuerza total en el cuerpo del marco del elevador de referencia
$ F_ {T} = F_ {fic} + F_ {G} = 0 $
Qué cuerpo medio no está libre en el marco de referencia del elevador. El cuerpo parecerá estar suspendido en el aire, si no tiene una velocidad relativa inicial al elevador
c) Un tiovivo rotativo es un marco de referencia no inercial.
La aceleración de la persona sentada en tiovivo tal como se define por el observador en el suelo será
$ a = frac {mv ^ 2} {r}
Pocas cosas más importantes sobre la fuerza ficticia
- La fuerza ficticia se llama pseudo fuerza.
- Simplemente representa el efecto de la aceleración del marco de referencia no inercial
- No tienen ningún significado físico.
- Siempre que trabajemos el problema en un marco de referencia no inercial, siempre asegúrese de incluir la fuerza ficticia en la ley de Newton.
