Fuerza Centrífuga y Centrípeta

Cuando tomamos una curva cerrada en nuestro coche sentimos la acción de la fuerza que nos despide en sentido contrario. La fuerza que nos mantiene en la curva es la fuerza centrípeta (que se dirige al centro de la curva). La fuerza centrípeta tiene una magnitud que es directamente proporcional a la masa y al cuadrado de su velocidad e inversamente proporcional al radio de la curva según la fórmula:

Como la fuerza centrípeta es proporcional al cuadrado de la velocidad, esto quier decir que cuando doblamos la velocidad necesitaremos cuatro veces más fuerza centrípeta para mantener el movimiento en una curva. La fuerza centrípeta en los vehículos la tiene que proporcionar la fricción de las ruedas con el pavimento a lo largo de la trayectoria curva. Si esta fricción es insuficiente un incremento de la velocidad nos puede llevar a que el coche derrape inesperadamente y que nos "esnafremos"...

En este caso, la fuerza mv2/r es relativamente pequeña y si nos salimos de la carretera podemos perder la vida al estrellarnos. Sin embargo, si el movimiento sobre la curva es muy veloz, las fuerzas centrífugas puede alcanzar grandes magnitudes y pueden hacerse incluso peligrosas para la vida aún sin estrellarnos con nada. Esto es lo que puede ocurrir cuando se pilota un caza. Los pilotos suelen verse envueltos en maniobras con grandes valores de mv2/r, cuando el avión efectúa un looping por ejemplo. Cuando el avión describe una circunferencia, actúa sobre el piloto una fuerza centrífuga que le aprisiona contra el asiento. Estamos hablando de g's positivas.

Cuanto menor sea la circunferencia del looping, tanto mayor será la fuerza que aprisiona al piloto. Si esta gravedad es muy grande, el hombre se puede "destrozar" literalmente ya que los tejidos de un organismo vivo poseen una resistencia limitada y no pueden aguantar cualquier cantidad de peso.

¿Cuánto puede "aumentar el peso" de un hombre sin peligro para la vida? Eso depende de la duración de la carga y de la preparación y forma física del piloto. Si la duración es de una fracción de segundo, el hombre es capaz de aguantar cargas que sean ocho y diez veces mayores que su peso, o sea, sobrecargas de 7 a 9 g's (en una eyección incluso más). El piloto, durante diez segundos, puede aguantar sobrecargas de 4 a 6 g's según sea su forma física y su entrenamiento.

Por curiosidad, vamos a calcular por gusto el radio del looping que puede describir un avión a varias velocidades, sin peligro para el piloto suponiendo una carga de 4 g's.

Tenemos entonces que para una aceleración igual a v2/r = 4g, el radio será r= v2/4g. Si la velocidad de nuestro avión de pistones acrobático es de 360 km/h = 100 m/s, entonces el radio del looping es de 250 m; si la velocidad fuera 4 veces mayor, o sea, si es de 1.440 km/h como la de un caza de altas prestaciones, entonces el radio del looping tiene que ser incrementado 16 veces para mantener esas 4 g's. Estamos hablando de un looping de nada menos que 4 km de radio. Ahora debe de quedar claro el porqué se utilizan aviones de pistones (lentos pero muy potentes) para hacer acrobacia ;)

En fin, las g's son muy malas ...que se lo digan a Steve: