Verjetno ste že doživeli vožnjo po avtocesti, ko se cesta nenadoma zavije levo in zdi se, kot da ste odrinjeni v desno, v nasprotni smeri ovinka. To je pogost primer tega, kar mnogi ljudje mislijo in imenujejo "centrifugalna sila". To "silo" napačno imenujemo centrifugalna sila, v resnici pa tega ni!
Taka stvar, kot je centrifugalno pospeševanje, ne obstaja
Predmeti, ki se gibljejo v enakomernem krožnem gibanju, doživljajo sile, ki ohranjajo objekt v popolnem krožnem gibanju, kar pomeni, da je vsota sil usmerjena navznoter proti središču. Posamezna sila, kot je napetost v nizu, je primer centripetalne sile, vendar lahko to vlogo zapolnijo tudi druge sile. Napetost v nizu povzroči centripetalno silo, ki povzroči enakomerno krožno gibanje. Verjetno je to tisto, kar želite izračunati.
Najprej poglejmo, kaj je centripetalni pospešek in kako ga izračunati, pa tudi kako izračunati centripetalne sile. Potem bomo lahko razumeli, zakaj ni centrifugalne sile.
Nasveti
Centrifugalne sile ni; če ne bi bilo, ne bi bilo krožnega gibanja. To lahko enostavno vidite, če ustvarite diagram centrifugalne sile, ki vključuje tudi centripetalno silo. Centripetalne sile povzročajo krožno gibanje in so usmerjene proti središču gibanja.
Hitro povzetek
Za razumevanje centripetalne sile in pospeševanja je morda koristno, če se spomnite nekaj besedišča. Najprej je hitrost vektor, ki opisuje hitrost in smer gibanja predmeta. Nato, če se hitrost spreminja ali z drugimi besedami spreminja hitrost ali smer predmeta v odvisnosti od časa, ima tudi pospešek.
Poseben primer dvodimenzionalnega gibanja je enakomerno krožno gibanje, pri katerem se objekt giblje s konstantno kotno hitrostjo okoli osrednje, mirujoče točke.
Opazimo, da rečemo, da ima objekt konstantohitrost, vendar nehitrost, ker objekt neprestano spreminja smeri. Torej ima objekt dve komponenti pospeška: tangencialni pospešek, ki je vzporeden s smerjo gibanja predmeta, in centripetalni pospešek, ki je pravokoten.
Če je gibanje enakomerno, je velikost tangencialnega pospeška enaka nič, centripetalni pospešek pa ima konstantno vrednost, ki ni nič. Sila (ali sile), ki povzročajo centripetalni pospešek, je centripetalna sila, ki prav tako kaže navznoter proti središču.
Ta sila, ki v grščini pomeni "iskanje središča", je odgovorna za vrtenje predmeta v enakomerni krožni poti okoli središča.
Izračun centripetalnega pospeševanja in sil
Centripetalni pospešek predmeta je podan z
a = \ frac {v ^ 2} {R}
kjevje hitrost predmeta inRje polmer, pri katerem se vrti. Vendar se izkaže, da količina
F = ma = \ frac {mv ^ 2} {R}
v resnici ni sila, lahko pa jo lahko uporabimo za povezovanje sile ali sil, ki povzročajo krožno gibanje, s centripetalnim pospeškom.
Zakaj torej ni centrifugalne sile?
Pretvarjajmo se, da je obstajala stvar, kot je centrifugalna sila, ali sila, ki je enaka in nasprotna centripetalni sili. Če bi bilo tako, bi se sili medsebojno izničili, kar pomeni, da se objekt ne bi premikal po krožni poti. Katere koli druge prisotne sile bi lahko potisnile predmet v drugo smer ali v premico, če pa bi vedno obstajala enaka in nasprotna centrifugalna sila, krožnega gibanja ne bi bilo.
Kaj pa občutek, ki ga občutite, ko zavijete po ovinku na cesti in v drugih primerih centrifugalne sile? Ta "sila" je dejansko posledica vztrajnosti: vaše telo se nenehno premika po ravni črti, avto pa dejansko potisne vas okoli ovinka, zato se nam zdi, da nas v avto pritiskajo v nasprotni smeri krivulja.
Kaj v resnici počne kalkulator centrifugalne sile
Kalkulator centrifugalne sile v osnovi vzame formulo za centripetalni pospešek (ki opisuje realno fenomen) in obrne smer sile, da opiše navidezni (a na koncu fiktivni) centrifugalni sila. V večini primerov tega res ni treba storiti, ker ne opisuje resničnosti fizičnega stanja, temveč samo navidezno situacijo v neercialnem referenčnem okviru (tj. z vidika nekoga, ki je v zavoju).