Seudo-fuerzas y la leyenda de los remolinos de agua (efecto Coriolis)

(imagen tomada de  http://www.sugarshock.net/zeo/card_blanks/clip_backs/coriolis.jpg)
La validad de las Leyes de Newton se restringen a marcos de referencia inerciales. Es decir a marcos de referencia no acelerados. Estrictamente hablando, la Tierra no constituye un marco de referencial inercial, pues posse una aceleración asociada a su órbita alrededor del Sol y a la rotación sobre su propio eje. Sin embargo, para muchas de las situaciones cotidianas esta aceleración puede considerarse despreciable.
Observadores en marcos de referencia no inerciales,  atribuyen fenómenos físicos a fuerzas que solo existen en esos marcos de referencia.Por este motivo esas fuerzas se denominan seudo-fuerzas. Ejemplo de una seudo-fuerza es la fuerza centrífuga. Consideremos un objeto cualquiera en movimiento uniforme circular. Para un observador en el sistema laboratorio, la única fuerza existente es la fuerza centrípeta, radialmente hacia el centro de la trayectoria. Un observador en un marco de referencia que se mueve junto con el objeto, este se encuentra en reposo. Por ejemplo, un observador a bordo de un carrusel sostiene con su mano una pelota sobre el carrusel.  Sin la fuerza ejercida por la mano, la pelota se moverá radialmente hacia afuera. Por lo tanto debe existir una fuerza en esta dirección, a la que se denomina fuerza centrífuga. Para el observador en el carrusel, la pelota se encuentra en reposo, por lo tanto la aceleración es cero. Para el observador inercial, esta pelota no está en reposo pues posee aceleración centrípeta y no es necesario introducir una fuerz centrífuga. Es importante resaltar que el término seudo-fuerzas no implica que la fuerza no sea real. De hecho, la fuerza centrífuga tiene usos que van desde actividades domésticas (secar la ropa en la lavadora), científicos (centrifugación para separación de productos químicos) hasta industriales.  

Otro ejemplo de una seudo-fuerza es la fuerza de Coriolis. Para entenderla supongamos la siguiente situación. Imagínese un carrusel (de aquellos que son comunes en parques para niños. Dos personas colocadas diametralmente opuestas sobre el carrusel juegan a lanzarse una pelota mientras el carrusel gira. Alguien que observa el juego desde fuera del carrusel, observará como la pelota sique una trayectoria parabólica definida por su velocidad inicial a partir del punto en que fue lanzada. Este observador observará como al llegar al otro lado del carrusel, el receptor ya no se encuentra ahí debido al movimiento giratorio de este mientras la pelota estaba en el aire. Pero las personas sobre el carrusel perciben el fenómeno de una forma diferente por estar en reposo con respecto al carrusel. Ellos observan como la pelota es desviada de su dirección original (la dirección del desvío depende de la dirección del giro del carrusel). Vea un video ilustrativo en este enlace. Desde este punto de vista, la única manera de explicar este desvío es si existe una fuerza que lo produzca. Esta es la fuerza de Coriolis, cuyo efecto fue  descrito en 1835 por el científico francés Gaspard-Gustave Coriolis .  Podemos extrapolar del carrusel hacia el movimiento de rotación de la Tierra. Para los habitantes del hemisferio Norte (Sur) el "carrusel" gira en sentido antihorario (horario) , lo que produce desvíos hacia la derecha (izquierda). Este efecto es tomado en cuenta a la hora de trazar rutas para vuelos aéreos y es también responsable por la diferencia en el sentido de giro de los huracanes y tormentas tropicales según el hemisferio en el que se formen. Lo que no es cierto necesariamente, es la conocida leyenda de que los remolinos de desagues presentan este mismo comportamiento en función del hemisferio. En general, para observar el efecto Coriolis en masas de agua es necesario tener ciertas condiciones, como grandes volúmenes.  Las populares demostraciones hechas en las proximidades de la línea del Ecuador como la mostrada en este enlace, pueden explicarse en función de las microcorrientes persistentes bajo la superficie aparentemente tranquila del agua. La acción de  vaciar el agua en el contenedor puede hacerse de manera que estas microcorrientes favorezcan determinada orientación del remolino que se forma al quitar el tapón del desague. Otros factores como la geometría del contenedor también pueden influenciar el sentido de giro del remolino. Esto no quiere decir que no sea posible observar este efecto en remolinos que se forman en lavatorios, pero sí es seguro que se necesitan condiciones experimentales más controladas. Mas información puede encontrarse en este enlace.
(foto de la tormenta tomada de http://eltamiz.com/2007/06/23/falacias-el-agua-gira-en-los-desagues-por-la-fuerza-de-coriolis/)