Calculadora de Fuerza Centrífuga

Calcule la fuerza centrífuga aparente sobre un objeto en movimiento circular a partir de la masa, la velocidad o velocidad angular y el radio (F = mv²/r = mω²r), más la fuerza g.

Entradas de movimiento circular

Masa (kg) Masa de el object moving en el circle.

Velocidad (m/s) Tangential (linear) speed along el circle.

Radio (m) Radius de el circular path. Must ser greater than 0.

Resultado

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Fácil y maratón

4 min de lectura 3 pasos 6 términos 3 ejemplos 6 preguntas frecuentes F = mv² / r

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Paso a paso

Cómo usar esta calculadora

3 pasos

Elige un modo

Elige Fuerza (ingresa masa, velocidad, radio), Desde RPM (ingresa masa, velocidad de rotación en RPM, radio), o Fuerza G (ve el resultado expresado como múltiplo de la gravedad estándar). Cambiar de pestaña mantiene sincronizados tus otros valores.

Ingresa la masa, la velocidad y el radio

Ingresa la masa del objeto en kilogramos, su velocidad (velocidad tangencial en m/s, o velocidad de rotación en RPM), y el radio de la trayectoria circular en metros. La calculadora actualiza la fuerza centrífuga al instante mientras escribes.

Lee la fuerza y la fuerza g

La tarjeta de resultados muestra la fuerza centrífuga aparente en newtons y la fuerza g equivalente (un múltiplo de la gravedad terrestre). Usa la lectura de fuerza g para comparar con especificaciones de centrífugas, límites de atracciones, o umbrales de tolerancia fisiológica.

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Referencia

Fórmula y metodología

3 fórmulas

Fuerza centrífuga a partir de la velocidad

F = mv² / r

F es la fuerza centrífuga aparente en newtons (N), m es la masa en kilogramos (kg), v es la velocidad tangencial en metros por segundo (m/s), y r es el radio de la trayectoria circular en metros (m). Esta es la misma magnitud que la fuerza centrípeta real — consulta las preguntas frecuentes para saber por qué.

Fuerza centrífuga a partir de la velocidad angular

F = mω²r

ω (omega) es la velocidad angular en radianes por segundo (rad/s). Cuando la velocidad de rotación se da en RPM (revoluciones por minuto), conviértela primero: ω = RPM × 2π / 60.

Fuerza g

fuerza g = F / (m × 9.80665)

La fuerza g expresa la fuerza como un múltiplo de la gravedad estándar (9.80665 m/s²), la referencia convencional usada para centrífugas, atracciones mecánicas y carga g en aeroespacial/automovilismo.

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Glosario

Términos clave explicados

6 términos

Fuerza centrífuga La fuerza aparente hacia afuera que siente un objeto que se mueve en círculo, observada desde dentro del marco de referencia en rotación. Tiene la misma magnitud que la fuerza centrípeta pero apunta hacia afuera en lugar de hacia adentro.

Fuerza centrípeta La fuerza neta real, dirigida hacia adentro, necesaria para mantener un objeto moviéndose en una trayectoria circular, observada desde un marco no rotatorio (inercial). F = mv²/r, la misma fórmula y magnitud que la fuerza centrífuga.

Fuerza aparente Una fuerza que parece actuar sobre un objeto solo porque el observador está en un marco de referencia no inercial (acelerado o rotatorio). La fuerza centrífuga, junto con la fuerza de Coriolis, es el ejemplo clásico — no realiza trabajo y no tiene una fuente física en el marco inercial.

Marco en rotación Un marco de referencia que gira junto con el movimiento circular — por ejemplo, estar de pie dentro del tambor de una centrífuga giratoria. Las leyes de Newton necesitan la adición de fuerzas aparentes (centrífuga, Coriolis) para cumplirse en este marco.

Velocidad angular La tasa de rotación, denotada ω (omega), medida en radianes por segundo (rad/s). Se relaciona con la velocidad tangencial mediante v = ωr, y con las RPM mediante ω = RPM × 2π / 60.

Fuerza g Una fuerza expresada como un múltiplo de la gravedad estándar terrestre (1 g = 9.80665 m/s²). Una fuerza g de 2g significa que la fuerza aparente es el doble del peso normal del objeto.

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Escenarios

Ejemplos del mundo real

3 ejemplos

🪀

Estudiante de física

Bola en una cuerda

Masa 1 kg Velocidad 10 m/s Radio 5 m

F = mv²/r = 1 × 10² / 5 = 20 N. Una bola de 1 kg girada en una cuerda de 5 m a 10 m/s experimenta (y ejerce, desde su propio marco) 20 N de fuerza centrífuga hacia afuera — coincidiendo con los 20 N de fuerza centrípeta hacia adentro que la mantienen en su trayectoria circular.

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Ingeniero mecánico

Rotor a partir de RPM

Masa 1 kg Velocidad de rotación 19.1 RPM Radio 5 m

19.1 RPM se convierte en ω ≈ 2.0 rad/s (ω = RPM × 2π/60). F = mω²r = 1 × 2² × 5 = 20 N — la misma fuerza que en el ejemplo basado en velocidad anterior, ya que v = ωr = 2 × 5 = 10 m/s. Cambiar a la pestaña Desde RPM es útil siempre que una hoja de especificaciones indique la velocidad de rotación en lugar de la velocidad lineal.

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Técnico de laboratorio

Fuerza g de una centrífuga

Masa 0.02 kg (tubo de muestra) Velocidad de rotación 3,000 RPM Radio 0.1 m

3,000 RPM con un radio de rotor de 0.1 m da ω ≈ 314.2 rad/s, así que F = mω²r ≈ 0.02 × 314.2² × 0.1 ≈ 197.4 N. La fuerza g = F / (m × 9.80665) ≈ 1,006 g — una fuerza centrífuga relativa (RCF) realista para una microcentrífuga de mesa, razón por la cual los protocolos de laboratorio especifican la velocidad de giro en g en lugar de RPM.

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Referencia

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Análisis a fondo

Entendiendo la Fuerza Centrífuga

3 capítulos · 4 min de lectura

La fuerza centrífuga es uno de los conceptos más comúnmente malinterpretados en física — no es una fuerza "real" en el sentido de la gravedad o la fricción, pero es muy real para quien la experimenta. Esta calculadora calcula la fuerza aparente hacia afuera sobre un objeto que se mueve en círculo, a partir de la masa, la velocidad (o velocidad de rotación) y el radio, además de la fuerza g equivalente.

Cómo funciona la calculadora

La calculadora usa F = mv²/r (o el equivalente en velocidad angular F = mω²r) para calcular la magnitud de la fuerza centrífuga aparente. Esta es exactamente la misma fórmula y el mismo valor numérico que la fuerza centrípeta real — la única diferencia es la dirección y el marco de referencia: la fuerza centrípeta apunta hacia adentro y se mide desde un observador estacionario, mientras que la fuerza centrífuga apunta hacia afuera y la siente un observador que viaja dentro del marco en rotación.

En la pestaña Desde RPM, la velocidad de rotación se convierte en velocidad angular mediante ω = RPM × 2π / 60 antes de aplicar F = mω²r. La pestaña Fuerza G expresa la misma fuerza como un múltiplo de la gravedad estándar (9.80665 m/s²), que es la unidad convencional para centrífugas, montañas rusas y carga g en automovilismo o aeroespacial.

Entradas y qué significan

Masa (kg) — la masa del objeto en rotación. Velocidad (m/s) — la velocidad tangencial (lineal) a lo largo de la trayectoria circular, usada en el modo Fuerza. Radio (m) — el radio de la trayectoria circular; debe ser mayor que cero, ya que un radio de cero hace que la fuerza no esté definida (división entre cero). Velocidad de rotación (RPM) — usada en el modo Desde RPM en lugar de la velocidad, común en motores, centrífugas y rotores donde las hojas de especificaciones indican revoluciones por minuto en lugar de velocidad lineal.

Límites y casos extremos

Esta calculadora asume movimiento circular uniforme (velocidad y radio constantes) — no modela un radio cambiante, trayectorias no circulares, ni aceleración angular. Un radio de cero o un radio negativo no es físico y la calculadora mostrará un resultado parcial en lugar de una fuerza indefinida (infinita). Para trabajo con centrífugas de laboratorio, confirma siempre que el radio del rotor usado coincida con la especificación del fabricante (algunos indican el radio hasta el fondo del tubo, otros hasta el centro del rotor), ya que incluso un pequeño error de radio se amplifica a través del término de velocidad angular al cuadrado.

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Preguntas

Preguntas frecuentes

6 preguntas

¿Cuál es la fórmula de la fuerza centrífuga?+

F = mv²/r, donde F es la fuerza en newtons, m es la masa en kilogramos, v es la velocidad tangencial en metros por segundo, y r es el radio en metros. De forma equivalente, F = mω²r usando la velocidad angular ω en radianes por segundo.

¿Es la fuerza centrífuga una fuerza real?+

No en el mismo sentido que la gravedad o una fuerza de empuje/tracción. La fuerza centrífuga es una fuerza "aparente" o "ficticia" — solo aparece cuando analizas el movimiento desde dentro de un marco de referencia en rotación (no inercial). Desde fuera de la rotación, la única fuerza real que actúa es la fuerza centrípeta hacia adentro. Dicho esto, cualquiera que viaje dentro del marco en rotación — un pasajero en un auto que gira, una muestra en una centrífuga — realmente siente el empuje hacia afuera, razón por la cual el concepto sigue siendo útil en la práctica.

¿En qué se diferencia la fuerza centrífuga de la fuerza centrípeta?+

Tienen la misma magnitud (F = mv²/r) pero dirección opuesta y provienen de diferentes marcos de referencia. La fuerza centrípeta es la fuerza real, hacia adentro (desde el marco de un observador estacionario) que mantiene a un objeto moviéndose en círculo. La fuerza centrífuga es la fuerza aparente, hacia afuera, que siente un observador que viaja dentro del marco en rotación.

¿Cómo hallo la fuerza g en una centrífuga?+

Divide la fuerza centrífuga entre el peso del objeto: fuerza g = F / (m × 9.80665). De forma equivalente, fuerza g = ω²r / 9.80665, ya que F/m = ω²r. Las centrífugas de laboratorio suelen reportar esto como fuerza centrífuga relativa (RCF), que es exactamente este valor de fuerza g.

¿Cómo calculo la fuerza centrífuga a partir de RPM en lugar de velocidad?+

Primero convierte las RPM a velocidad angular: ω = RPM × 2π / 60 (radianes por segundo). Luego aplica F = mω²r. La pestaña Desde RPM de esta calculadora hace esta conversión automáticamente — solo ingresa masa, RPM y radio.

¿Qué unidades usa la calculadora de fuerza centrífuga?+

Masa en kilogramos (kg), velocidad en metros por segundo (m/s), velocidad de rotación en revoluciones por minuto (RPM), radio en metros (m), y la fuerza resultante en newtons (N). La fuerza g no tiene unidad — es una razón relativa a la gravedad estándar (9.80665 m/s²).

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