Una fuerza centrípeta es una fuerza neta que actúa sobre un objeto para mantenerlo en movimiento a lo largo de una trayectoria circular.

En el artículo sobre aceleración centrípeta, aprendimos que cualquier objeto que viaja a lo largo de una trayectoria circular de radio $r$‍ con velocidad $v$‍ experimenta una aceleración hacia el centro de esta trayectoria,

$a=\frac{v^2}{r}$‍.

Sin embargo, debemos discutir cómo es que el objeto llegó a estar en movimiento en una trayectoria circular. La 1ª ley de Newton nos dice que un objeto va a continuar moviéndose en una trayectoria recta a menos que haya fuerzas externas que actúen sobre él. Aquí, la fuerza externa es la fuerza centrípeta.

Es importante entender que la fuerza centrípeta no es una fuerza fundamental, sino solo una etiqueta que le damos a la fuerza neta que ocasiona que un objeto se mueva en una trayectoria circular. La fuerza de tensión sobre la cuerda de una pelota atada que da vueltas y la fuerza gravitacional que mantiene a un satélite en órbita, son ejemplos de fuerzas centrípetas. Incluso muchas fuerzas individuales pueden estar involucradas siempre y cuando se sumen (con suma de vectores) para dar una fuerza neta que apunte hacia el centro de la trayectoria circular.

Al empezar con la 2ª ley de Newton:

y después igualar esto con la aceleración centrípeta,

$\frac{v^2}{r}=\frac{F}{m}$‍,

podemos mostrar que la fuerza centrípeta, $F_c$‍, tiene magnitud

y siempre está dirigida hacia el centro de la trayectoria circular. De manera equivalente, si $\omega$‍ es la velocidad angular entonces como $v=r\omega$‍,

$F_c=mr{\omega }^2$‍.

Un aparato que ilustra claramente la fuerza centrípeta consiste en una masa atada ($m_1$‍) que se hace girar en un círculo horizontal por una cuerda ligera que pasa a través de un tubo vertical hacia un contrapeso ($m_2$‍) como se muestra en la Figura 1.

Ejercicio 1: si $m_1$‍ es una masa de $1\mathrm{kg}$‍ que da vueltas en un círculo de radio $1\mathrm{m}$‍ y $m_2=4\mathrm{kg}$‍, ¿cuál es la velocidad angular si suponemos que ninguna de las masas se mueve de manera vertical y hay fricción mínima entre la cuerda y el tubo?

Ejercicio 2: Un automóvil da vuelta en una esquina en una calle plana a una rapidez de $10\text{ m/s}$‍ mientras traza un camino circular de $15\text{ m}$‍ de radio. ¿Cuál es el coeficiente mínimo de fricción estática entre los neumáticos y el suelo para que este automóvil dé la vuelta sin deslizamiento?