Força inercial centrífuga
A força inercial centrífuga ou pseudoforça centrífuga é uma pseudoforça ou força inercial — não sendo portanto uma força na definição do termo — percebida apenas por observadores em referenciais não inerciais de movimento de rotação em relação a um referencial inercial.
Para que um objeto com massa se encontre em movimento curvilíneo é necessária uma força centrípeta puxando-o para o centro de curvatura da trajetória, e em ausência de força centrípeta os objetos com massa descrevem trajetórias retilíneas. Os objetos abandonam as trajetórias curvas não devido à presença de algum tipo de "força centrífuga" responsável por tirá-los das trajetórias curvilíneas, mas sim porque as forças centrípetas necessárias aos movimentos curvilíneos por algum motivo não se fazem mais presentes. Os carros saem das curvas seguindo trajetórias retilíneas não quando há um aumento do atrito entre o pneu e o solo de forma a prover algum tipo de "força centrífuga" que os façam abandonar as curvas, mas sim quando há perda de atrito entre os pneus e o solo, de forma que a necessária força centrípeta não se faça mais presente. Para um passageiro que esteja fazendo uma curva junto ao veículo que o transporta, certamente é verdade que uma moeda que porventura caia de sua mão descreverá uma trajetória tal que, conforme visto pelo passageiro, só poderia ser por este corretamente explicada se este admitisse a existência de uma "força centrífuga" atuando sobre a moeda: a moeda acelera-se, no referencial do passageiro, em direção oposta à do centro da curva que este descreve. Tal inferência da existência de "força centrífuga" baseia-se nas aplicações intuitivas por parte do passageiro das leis de Newton: se o objeto acelera para o lado, deve haver força atuando sobre o mesmo. Contudo tal inferência falha, visto que as leis de Newton aplicam-se de forma correta apenas à descrição do que ocorre conforme observado por referenciais inerciais, e o passageiro em tal situação não configura de modo algum um referencial inercial - um referencial onde a primeira lei de Newton é empiricamente válida. Observando-se a situação de um referencial externo (agora inercial) vê-se que sobre o veículo, o passageiro e a moeda na mão atuam forças centrípetas, de forma que estes descrevam trajetórias circulares, e que é a interação entre a mão do passageiro e a moeda a responsável pela força centrípeta atuando sobre a moeda. Ao cair da mão do passageiro não há mais força centrípeta sobre a moeda, e esta segue trajetória horizontal retilínea, afastando-se por tal do passageiro, que continua a descrever sua trajetória curva. Embora seja verdade que o passageiro infira a existência de uma força atuando sobre a moeda quando solta, tal força, frente à aplicação correta das leis de Newton, na realidade não existe, havendo em verdade força resultante - real - atuando sobre o passageiro - o que o transforma em um referencial não inercial - e não sobre a moeda.
As pseudoforças são forças acrescentadas "ad hoc" nos cálculos de forma a permitirem a análise de movimentos conforme observados a partir de um referencial não inercial visto que, em princípio, tal descrição seria inviável de ser feita uma vez que as leis de Newton são válidas apenas em referenciais inerciais. As pseudoforças - também chamadas forças inerciais - são acrescentadas de forma a "transformar" um referencial fisicamente não inercial em um teórico "referencial inercial", de forma que as leis de Newton forneçam, então, uma correta descrição do que se observa a partir do citado referencial. De forma simples, trata-se de uma "correção bruta" nos cálculos, e não de forças reais - que sempre expressam a interação entre dois entes físicos identificáveis. A pseudoforça centrífuga atua no objeto observado, em direção e sentido radial a partir do centro de rotação determinado via sistema inercial, ou seja, está contida no plano determinado pelo eixo de rotação — mais especificamente pelo vetor velocidade angular ω → {\displaystyle {\vec {\omega }}} — e pelo raio r → {\displaystyle {\vec {r}}} que localiza o objeto em relação ao centro do referencial girante. Como toda força inercial, pode ser eliminada passando-se a um referencial inercial.
Formiga, disco de vinil e grão de areia
Exemplo válido à compreensão das pseudoforças é imaginar-se como uma formiga sobre um disco de vitrola — junto ao centro deste — a observar um grão de areia também sobre o disco junto à borda deste. Imagine-se junto ao centro da vitrola, girando com o disco e olhando fixamente o grão de areia, que encontra-se, até então, parado à sua frente. Aumentando-se a velocidade de rotação até que o grão de areia escape do disco, no momento em que este escapar você o verá acelerar-se na direção radial, aumentando a velocidade com que se afasta de você na direção de sua linha de visada de forma a sair do repouso - isto devido à ação da para você existente "força centrífuga", que aponta em direção radial para fora: uma vez que o grão perde contato com o disco não há mais a força de atrito que oponha-se à ação da força centrífuga de forma a manter o grão estático em seu referencial. À medida que a partícula — agora móvel — se desloca no seu referencial, a força "centrífuga permanece" sempre na direção radial, ou seja, paralela à direção que localiza o grão em relação ao centro de rotação, contudo você irá agora também perceber a existência de um segunda força, a "força de Coriolis", que manter-se-á sempre perpendicular à velocidade da partícula v → r {\displaystyle {\vec {v}}_{r}} conforme percebida por você e também ao eixo de rotação que passa pelo centro do disco.
Halteres e a cadeira girante
Uma experiência colocando em evidência a pseudoforça de Coriolis e a pseudoforça centrífuga pode ser feita como segue: uma pessoa senta-se em uma cadeira giratória com os braços estendidos e com halteres nas mãos. Faz-se a cadeira girar em torno do seu eixo com razoável velocidade angular. Se a pessoa sentada na cadeira encolhe os braços e aproxima os halteres de seu corpo, sua velocidade angular aumenta. Para uma pessoa inercial observando o fenômeno, trata-se simplesmente da conservação do momento angular, mas para a pessoa sentada na cadeira a interpretação é diferente: ela precisa, com os halteres estáticos em relação a ela, constantemente puxar os halteres em direção a seu corpo a fim de criar uma força que cancele a pseudoforça centrífuga que ela observa em seu referencial, força centrífuga esta para ela muito real e que atua de forma a puxar o objeto para longe dela em direção radial. Para ela encolher os braços sem girá-los ao redor do corpo, ela precisará fazer, além de uma força ligeiramente maior do que a centrífuga (para puxar os halteres em sua direção), também uma força lateral (perpendicular aos seus braços e ao movimento dos halteres), a fim de cancelar a pseudoforça de Coriolis que surge quando os halteres se movem com velocidade não nula em direção a ela. Se ela não aplicar esta força perpendicular aos braços a fim de cancelar a para ela real força de Coriolis, os halteres e seu braços serão postos a girar, em função desta força, em torno de seu corpo.
As chamadas centrífugas são aparelhos construídos a fim de permitirem a separação de substâncias que possuam densidades diferentes em uma mistura via decantação. É utilizada, a exemplo, na separação dos elementos sanguíneos. Certamente é de se surpreender o fato de que o funcionamento de tais aparelhos pareça fundamentado em uma suposta grandeza física em realidade inexistente: a força centrífuga. Embora seja verdade que para um referencial não inercial situado sobre o centro de rotação estabelecido de forma a visualizar-se o recipiente sempre estático em seu sistema de coordenadas a força centrífuga mostre-se para todos os efeitos muito presente, conforme discutido anteriormente a análise deve ser feita a partir de um referencial inercial externo, referencial no qual o recipiente e o fluido que encerra descrevem, após a velocidade máxima ser atingida, trajetória circular uniforme, situação esta bem distinta da situação estática inferida a partir do referencial não-inercial.
Ao longo de toda a explanação apresentada fez-se evidente a presença de um referencial privilegiado — o referencial inercial — onde as forças inferidas por observadores neles situados correspondem a forças reais, expressões físicas da interação entre dois entes físicos, identificáveis. Forças fictícias, a exemplo das pseudoforças centrífuga e de coriolis, são inferidas por observadores em referenciais não-inerciais. A conclusão decorrente destas considerações é a afirmação de que há um espaço absoluto um espaço com existência aparte da existência de matéria ou energia — e referenciais inerciais seriam definidos por referenciais em repouso ou em movimento retilíneo uniforme em relação a este espaço absoluto. A existência ou não de um espaço absoluto foi debatida por Newton em seu livro Princípia onde este apresenta experiências a favor de tal conclusão. Uma das mais famosas é a conhecida experiência do balde de Newton. Outra experiência pertinente refere-se à existência ou não de tensão em uma corda que une dois corpos a girar em torno de seu centro de massa. Se apenas os dois corpos existissem no universo, a existência ou não de tensão seria fator suficiente para discernir acerca da rotação ou não do sistema em relação ao então identificado "espaço absoluto".
