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Forza centrifuga

1650
  • Christiaan Huygens
  • Isaac Newton
  • Gottfried Wilhelm Leibniz
Centrifuga in un laboratorio che dimostra i principi della forza centrifuga nella meccanica classica.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

La forza centrifuga è una forza inerziale o "fittizia" che sembra agire su una massa quando viene vista in un sistema di riferimento rotante. È diretta radialmente verso l'esterno rispetto all'asse di rotazione. Questa forza non è un'interazione fondamentale, ma deriva dall'inerzia dell'oggetto, ovvero dalla sua tendenza a mantenere un moto rettilineo in un sistema di riferimento inerziale.

Nella meccanica classica, la forza centrifuga è una forza apparente diretta verso l'esterno che attrae un corpo rotante allontanandolo dal suo centro di rotazione. Essa è causata dall'inerzia del corpo. Nella meccanica newtoniana, il termine si riferisce a due concetti distinti: una forza inerziale (chiamata anche forza "fittizia") osservata in un sistema di riferimento non inerziale e una forza di reazione corrispondente a una forza centripeta. Il concetto è spesso fonte di confusione. In un sistema di riferimento inerziale (non rotante), un oggetto in moto circolare accelera costantemente verso il centro del cerchio. Questa accelerazione è fornita da una forza centripeta, che è una forza reale esercitata da un oggetto esterno. In questo sistema di riferimento non esiste una forza centrifuga diretta verso l'esterno. Tuttavia, se osservato da un sistema di riferimento corotante, l'oggetto appare stazionario. Per applicare le leggi di Newton in questo sistema di riferimento non inerziale, è necessario introdurre forze fittizie. La forza centrifuga è una di queste forze, introdotta per bilanciare la forza centripeta reale, spiegando così l'equilibrio statico dell'oggetto nel sistema di riferimento rotante. Questo approccio semplifica molti calcoli nei sistemi rotanti.

Storicamente, il concetto emerse dallo studio del moto circolare. Christiaan Huygens fu il primo a fornire un'analisi quantitativa nel suo manoscritto del 1659 e successivamente nel suo libro del 1673 *Horologium Oscillatorium*. Isaac Newton Anche Gottfried Wilhelm Leibniz contribuì alla sua comprensione, inquadrandola all'interno delle sue più ampie teorie meccaniche. La distinzione tra sistemi di riferimento inerziali e non inerziali, e la formalizzazione delle forze fittizie, furono ulteriormente chiarite da fisici successivi come Eulero e Éalembert.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Meccanica

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Il principio di inerzia di Galileo
  • Le leggi del moto di Newton
  • Le leggi di Keplero sul moto dei pianeti
  • Il concetto di moto rettilineo di Cartesio

Applicazioni

  • centrifughe per la separazione dei materiali
  • centrifugal governors for engine speed control
  • gravità artificiale in rotating space stations
  • progettazione di montagne russe
  • sopraelevazione di strade e binari ferroviari

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • microfluidico devices using centrifugal force for lab-on-a-chip diagnostics
  • advanced centrifugal casting for creating complex metal lega components
  • sistemi di stabilizzazione dinamica per veicoli ad alta velocità mediante effetti centrifughi controllati
  • sistemi di lancio centrifugo (spinlaunch) per satelliti
  • sistemi di trattamento delle acque reflue che utilizzano la separazione centrifuga avanzata
  • attrezzatura per esercizi basata sulla forza centrifuga per astronauti in assenza di gravità
  • nuove tecniche di lavorazione alimentare mediante centrifughe ad alta gravità
  • atomizzatori centrifughi per la produzione di polveri fini con granulometria uniforme
  • centrifughe geotecniche per la modellazione di problemi di meccanica del suolo su larga scala
  • sistemi centrifughi per l'arricchimento degli isotopi
Correlato a: forza centrifuga, forza fittizia, forza inerziale, sistema di riferimento rotante, meccanica classica, meccanica newtoniana, inerzia, forza centripeta, moto circolare, sistema di riferimento non inerziale.

Contesto storico

Forza centrifuga

1600
1650
1650
1678
1687
1687
1738
1750
1650
1650
1672
1687
1687
1738
1750

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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