Quando os objetos voam de uma mesa giratória, a partir de um referencial externo, eles simplesmente param de se mover em círculos.No ponto de "descolamento", eles não aceleram radialmente para fora a partir do centro de rotação, mas simplesmente param de acelerar para dentro;eles continuam em uma linha reta tangencial ao círculo e em ângulos retos à direção radial.Assim, nenhuma força centrífuga está presente - na verdade, é a própria ausência de qualquer força subsequente à quebra que explica seu comportamento.

Quando você olha para a mesa giratória ou para a centrífuga de fora, não vê a força centrífuga, mas apenas a primeira lei de Newton, de que os objetos inerciais continuam se movendo em linha reta.

Suponha que, usando um referencial inercial, você observe um corpo passando por uma aceleração centrípeta por causa de uma força que atua sobre ele.
Usando o referencial inercial, você pode aplicar as leis do movimento de Newton para prever o que está acontecendo com o corpo e que a força atuando no corpo tem uma terceira lei de Newton (ação / reação).

Agora escolha um referencial que não esteja se movendo em relação ao corpo que está passando por uma aceleração centrípeta quando observado no referencial inercial.
O que você observa?
O corpo não está acelerando (se movendo) em relação ao referencial não inercial e ainda assim tem uma força atuando sobre ele, a força que causou a aceleração centrípeta no referencial inercial.
Isso significa imediatamente que a segunda lei de Newton não funciona $ F \ ne m \, 0 $ .
Para que as leis de Newton possam ser usadas no referencial não inercial, uma força fictícia / pseudo é adicionada de modo que a força resultante no corpo seja zero e agora a segunda lei de Newton prevê a aceleração correta do corpo, zero, no quadro inercial $ F-F _ {\ rm pseudo} = m \, 0 $ .
Essa força fictícia não tem uma terceira lei de Newton, mas permite que a segunda lei de Newton seja usada no referencial não inercial.

De certa forma, você viu a situação da maneira errada.
A pseudo força é uma forma de fazer a lei de Newton funcionar em um referencial não inercial, mas há uma força real que existe tanto no referencial inercial quanto no não inercial que causa a aceleração centrpetal do corpo quando observada no referencial inercial.

A situação que você descreve é ​​a seguinte: uma massa $ m $ em movimento rotacional na borda de uma mesa giratória de raio $ R $ . A massa não tem outras forças agindo sobre ela e é mantida em repouso em relação à mesa giratória por atrito estático $ F_ {static} $ . A suposição de que a massa está na borda é para simplificar a análise (mais sobre isso mais tarde)

No quadro "lab", observamos o movimento rotacional, digamos na velocidade angular $ ω $ . O fato de que uma massa $ m $ está em movimento rotacional em um círculo de raio $ R $ com ângulo velocidade $ ω $ implica que deve haver uma força radialmente para dentro agindo sobre a massa de magnitude $ mω ^ 2R $ span>. Este é um fato geométrico simples. Essa força interna é chamada de "força centrípeta". A única fonte dessa força é o atrito estático, portanto, $ F_ {static} = mω ^ 2R $ . Nem é preciso dizer que essa é uma força "real" ou "inercial".

Agora, vamos analisar a mesma situação no quadro da mesa giratória. Neste referencial, há uma "força inercial" para dentro de $ F_ {estática} = mω ^ 2R $ , e a massa está em repouso. Portanto, deve haver uma pseudo força igual e oposta, que chamamos de "força centrífuga".

Como podemos ver, quanto maior o $ \ omega $ , maior o $ F_ {static} $ span> necessário para manter a massa em repouso em relação à mesa giratória.Observe que, entre quaisquer dois materiais, existe um máximo possível de $ F_ {static} $ ; $ F_ {static} \ leqslant \ mu_s mg $ , onde $ \ mu_s $ é o "coeficiente estáticode fricção ".Se imaginarmos o aumento constante da velocidade angular, a massa girará com a mesa giratória até $ \ omega \ leqslant \ sqrt {\ frac {\ mu_s g} {R}} $ .

Mas agora, imagine aumentar $ \ omega $ para $ \ sqrt {\ frac {\ mu_s g} {R }} + \ epsilon $ , onde $ \ epsilon \ a 0 ^ {+} $ . A massa agora se descolará e sofrerá $ kinetic $ fricção $ F_ {kinetic} = \ mu_k mg $ span>. Observe que $ \ mu_k $ deve ser inferior a $ \ mu_s $ . Para continuar se movendo em movimento circular com velocidade angular $ \ omega $ , a força interna necessária é $ \ mu_s mg $ , entretanto, apenas $ \ mu_k mg $ está disponível. Portanto, a massa "voa". No nosso caso, quando a massa está na borda da mesa giratória, ela voa tangencialmente. Caso a massa estivesse dentro (não na borda), a análise é um pouco mais complicada; sua trajetória será semelhante a uma espiral de raio crescente a partir do ponto em que $ \ omega $ excedeu $ \ sqrt {\ frac { \ mu_s g} {R}} $ (espiral, não linha reta, porque ainda há uma força de atrito agindo sobre a massa) até que a espiral atinja a borda, ponto em que a massa continua em linha reta linha e "voa fora".

Observe que as únicas forças que são "reais" (com referência à classe de equivalência dos referenciais inerciais) são aquelas medidas em um referencial inercial. A força "fictícia" é o resultado da análise desse movimento em um quadro acelerado. Mas isso pode ser apenas uma questão de convenção. Afinal, podemos pensar em uma classe de equivalência de quadros girando com $ \ omega $ tão bem quanto podemos pensar em uma classe de equivalência de quadros inerciais. No entanto, ainda quero argumentar que é mais apropriado dizer que a massa voa devido ao fato de não haver força centrípeta suficiente, do que atribuir a fuga aos efeitos da força centrífuga. Deixe-me explicar por quê.

A razão pela qual a massa voa é (superficialmente) diferente dependendo se respondemos a esta pergunta no referencial inercial "laboratório" ou no referencial rotativo. No referencial do laboratório, não há mais força interna (centrípeta) suficiente para forçar a massa em torno de um círculo de raio $ R $ na velocidade angular $ \ omega $ . No referencial rotativo, não há mais força suficiente para dentro (centrípeta) para manter a massa em repouso, visto que existe uma força fictícia (para fora, centrífuga) $ \ mu_s mg $ também atuando.

Você pode chamar de uma questão de gosto ou convenção, mas se eu tivesse que resumir o acima em uma frase cativante "a massa voa porque não há mais força centrípeta suficiente" parece uma conclusão mais adequada de ambos os afirmações acima (se por nenhuma outra razão, apenas o fato de que essa frase se repete nas razões dadas por ambos os quadros para porque a massa voa) do que "a massa voa por causa dos efeitos da força centrífuga". Eu encerro meu caso.

Depende do que chamamos de pseudo . Vamos nomeá-lo de outra maneira. Eu sugiro que você use a palavra força coordenada . Aqui está o que Newton observou - sua segunda lei $ F = ma $ só funcionou quando ele estava usando a moldura inercial . E da mesma forma, será a definição de inercialidade. $ F = ma \ Leftrightarrow \ mathsf {inert}, $ que certamente se parece com autodependência e não há uma "maneira fácil" real de resolver esse problema na escola -nível de conhecimento.

Em um nível superior de mecânica, você tem uma abordagem Lagrangiana $ A = \ int L (q, q ', t) dt = \ mathsf {max} $ levando a Leis de Newton da forma de Euler $$ \ frac {\ partial L} {\ partial q} - \ frac {d} {dt} \ frac {\ partial L} {\ partial q '} = 0, $ $ onde $ q '$ é a velocidade (os matemáticos chamariam de "espaço tangente" para nosso "espaço de coordenadas normal"). E descobriu-se que a simetria rotacional de lagrangiana $ L $ é a lei de conservação do momento rotacional. É mostrado em livros didáticos em todos os lugares. E daí se segue que apenas sistemas de coordenadas simétricas (por sua vez, para lagrangianas simétricas) serão capazes de ser consistentes (ou seja, validar) com a equação do tipo newton correspondente para o sistema.

Para o seu sistema, é óbvio que você não tem simetria porque optou por manter um eixo ou rotação particular. Qualquer ponto será acelerado com aditivo rotacional $ a_1 = a_0 + R \ omega ^ 2 $ . Na verdade, está correspondendo com força adicional no lado oposto de sua equação $ F_1 = F_0 + F_ {circ} = m (a_0 + R \ omega ^ 2), $ no qual você pode ver que seu sistema se divide em "sistema central" mais adicional circular.

Quanto à ação de forças coordenadas , é absolutamente real.Por exemplo, a força centrífuga realmente mudará a forma da água.Não é uma "pseudo força", é real.Porque sua lei de Newton básica não está funcionando em um sistema não simétrico.

É isso que você está pedindo?

Wikipedia explica:

No referencial inercial (parte superior da imagem), a bola preta se move em linha reta.No entanto, o observador (ponto marrom) que está no referencial rotativo / não inercial (parte inferior da imagem) vê o objeto seguindo um caminho curvo devido ao Coriolis e às forças centrífugas presentes neste referencial.

Imagem de Hubi