Vjerojatno ste iskusili vožnju autocestom, kad odjednom cesta zaviju ulijevo i čini vam se da ste izbačeni udesno, u suprotnom smjeru zavoja. Ovo je čest primjer onoga što mnogi ljudi misle i nazivaju "centrifugalnom silom". Ta se "sila" pogrešno naziva centrifugalnom silom, ali zapravo toga nema!
Ne postoji takva stvar kao što je centrifugalno ubrzanje
Objekti koji se kreću jednoličnim kružnim kretanjem doživljavaju sile koje drže objekt u savršenom kružnom kretanju, što znači da je zbroj sila usmjeren prema središtu. Jedna sila poput napetosti u žici primjer je centripetalne sile, ali i druge sile mogu ispuniti ovu ulogu. Napetost u žici rezultira centripetalnom silom, koja uzrokuje jednoliko kružno gibanje. Vjerojatno je to ono što želite izračunati.
Prođimo prvo što je centripetalno ubrzanje i kako ga izračunati, kao i kako izračunati centripetalne sile. Tada ćemo moći shvatiti zašto ne postoji centrifugalna sila.
Savjeti
Ne postoji centrifugalna sila; da postoji ne bi bilo kružnih pokreta. To možete lako vidjeti ako napravite dijagram centrifugalne sile koji također uključuje centripetalnu silu. Centripetalne sile uzrokuju kružno gibanje i usmjerene su prema središtu pokreta.
Brzi pregled
Da bismo razumjeli centripetalnu silu i ubrzanje, bilo bi korisno sjetiti se nekog rječnika. Prvo, brzina je vektor koji opisuje brzinu i smjer kretanja objekta. Dalje, ako se brzina mijenja ili se drugim riječima mijenja brzina ili smjer objekta u ovisnosti o vremenu, on također ima ubrzanje.
Poseban slučaj dvodimenzionalnog kretanja je jednoliko kružno gibanje, u kojem se objekt kreće konstantnom kutnom brzinom oko središnje, stacionarne točke.
Primijetimo da kažemo da objekt ima konstantuubrzati, ali nebrzina, jer objekt kontinuirano mijenja smjer. Prema tome, objekt ima dvije komponente ubrzanja: tangencijalno ubrzanje koje je paralelno s pravcem kretanja objekta i centripetalno ubrzanje koje je okomito.
Ako je gibanje jednoliko, veličina tangencijalnog ubrzanja je nula, a centripetalno ubrzanje ima konstantnu, ne-nultu veličinu. Sila (ili sile) koje uzrokuju centripetalno ubrzanje je centripetalna sila, koja također usmjerava prema unutra prema središtu.
Ova sila, od grčkog što znači "traženje središta", odgovorna je za rotaciju predmeta u jednoličnom kružnom putu oko središta.
Izračunavanje središnjeg ubrzanja i sila
Centripetalno ubrzanje predmeta dato je s
a = \ frac {v ^ 2} {R}
gdjevje brzina predmeta iRje polumjer kojim se okreće. Međutim, ispada da je količina
F = ma = \ frac {mv ^ 2} {R}
zapravo nije sila, ali se može koristiti da vam pomogne povezati silu ili sile koje dovode do kružnog gibanja i centripetalnog ubrzanja.
Pa zašto ne postoji centrifugalna sila?
Pretvarajmo se da je postojala takva stvar kao što je centrifugalna sila ili sila koja je jednaka i suprotna centripetalnoj sili. Da je to slučaj, dvije sile bi se međusobno poništile, što znači da se objekt ne bi kretao kružnim putem. Bilo koje druge prisutne sile mogle bi gurnuti objekt u nekom drugom smjeru ili u ravnoj liniji, ali da je uvijek postojala jednaka i suprotna centrifugalna sila, ne bi bilo kružnog gibanja.
Pa što je sa osjećajem koji osjećate kad zaobiđete zavoj na cesti i u drugim primjerima centrifugalne sile? Ta je "sila" zapravo rezultat inercije: vaše se tijelo nastavlja kretati pravocrtno, a automobil zapravo gura vas oko zavoja, pa se čini kao da smo ugurani u automobil u suprotnom smjeru od zavoj.
Što doista radi kalkulator centrifugalne sile
Kalkulator centrifugalne sile u osnovi uzima formulu za centripetalno ubrzanje (koja opisuje stvarno fenomen) i obrne smjer sile, da bi opisao prividni (ali u konačnici fiktivni) centrifugalni sila. To u većini slučajeva zaista nije potrebno jer to ne opisuje stvarnost fizičke situacije, već samo prividnu situaciju u neercijalnom referentnom okviru (tj. iz perspektive nekoga unutar automobila koji skreće).