Con un trozo de cartón,
cañitas de refresco, un palito de madera, una hoja de acetato
transparente, pegamento y tijeras construimos nuestra centrifugadora
manual (ver vídeo). Luego metemos unas bolitas pequeñas y agitamos
para que la superficie quede horizontal.
Si hacemos girar la
centrifugadora dando vueltas con los dedos al palito vemos que las bolitas se acumulan
cerca de las paredes de la caja.
Explicación
Si la centrifugadora está
en reposo, cada bolita experimenta dos fuerzas verticales que se
compensan: el peso y la fuerza normal. Pero al girar la
centrifugadora aparecen otras dos fuerzas horizontales opuestas: la
fuerza centrífuga (hacia afuera) y la fuerza de rozamiento estático.
La fuerza centrífuga aumenta con la velocidad de las bolitas y la
fuerza de rozamiento estático puede crecer hasta un valor máximo.
Centrífuga quiere decir que
"huye del centro". En realidad la fuerza centrífuga no es
una verdadera fuerza ya que no corresponde a una inteacción. Sus
efectos son causados por la inercia.
Al girar la centrifugadora
las bolitas describen un círculo alrededor del eje de rotación pero
no todas tienen la misma velocidad. Las bolitas que están cerca del
eje recorren un círculo pequeño y tienen poca velocidad. Las
bolitas que están más alejadas del eje de rotación recorren en el
mismo tiempo una distancia mayor y tienen, por tanto, mayor
velocidad..
Para una cierta velocidad de
giro las bolitas alejadas del centro salen impulsadas hacia las
paredes del recipiente al superar la fuerza centrífuga a la fuerza
de rozamiento.
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