Centrifugalna sila (Latinski za "centar koji bježi") opisuje sklonost objekta koji slijedi zakrivljenom stazom da leti prema van, daleko od središta krivulje. To zapravo nije sila; proizlazi iz inercije - sklonost objekta da se odupire bilo kojoj promjeni stanja mirovanja ili kretanja. Centripetalna sila je stvaran sila koja djeluje na centrifugalnu silu i sprječava da objekt "leti van", umjesto da se kreće ujednačenom brzinom uz kružni put.
Centrifugalna sila | Centripetalna sila | |
---|---|---|
Značenje | Sklonost objekta koji slijedi zakrivljenom stazom da odleti iz središta zakrivljenosti. Može se opisati kao "nedostatak centripetalne sile." | Sila koja održava predmet koji se kreće jednoličnom brzinom duž kružne staze. |
Smjer | Duž polumjera kruga, od središta prema objektu. | Duž polumjera kruga, od objekta prema središtu. |
Primjer | Blato koje leti s gume; djeca gurnuta na kružni tok. | Satelit u orbiti oko planete |
Formula | Fc = mv2 / r | Fc = mv2 / r |
Definirao | Chistiaan Hygens 1659 | Isaac Newton 1684. godine |
Je li to prava sila? | Ne; centrifugalna sila je inercija kretanja. | Da; centripetalna sila sprečava objekt da ne leti ". |
Centrifugalna sila nije "stvarna" sila - opaža se tendencija letenja prema van jer se predmeti koji se kreću pravom nastavljaju kretati ravno. To se naziva inercijom i čini predmete otporne na silu koja ih tjera u zavoj.
Centripetalna sila je "stvarna" sila. Privlači objekt prema središtu i sprječava ga da "leti van". Izvor centripetalne sile ovisi o predmetnom objektu. Za satelite u orbiti sila dolazi od gravitacije. Ako se predmet vrti na konopu, centripetalna sila nastaje napetošću u užetu, a za predenje koji se okreće stvara se unutarnjim naponom. Za automobil koji se kreće lukom, centripetalna sila dolazi od trenja između automobilskih guma i ceste.
Ako se objekt pravilno rotira, obje će centrifugalne i centripetalne sile biti jednake, tako da se objekt neće kretati prema središtu rotacije ili prema van. Održavat će konstantnu udaljenost od središta.
Centripetalna sila usmjerena je prema unutra, od objekta do središta rotacije. Tehnički je usmjeren pravokutno prema brzini tijela, prema fiksnoj točki trenutnog središta zakrivljenosti putanje.
Centrifugalna sila usmjerena je prema van; u istom smjeru kao i brzina objekta. Za kružno gibanje, brzina u bilo kojoj određenoj točki vremena je tangenta na luku kretanja.
Obje sile se izračunavaju istom formulom:
gdje c je centripetalno ubrzanje, m je masa predmeta koji se kreće brzinom v uz stazu s polumjerom zakrivljenosti r.
Neki uobičajeni primjeri centrifugalne sile na radu su blato koje leti s gume i djeca osjećaju silu koja ih gura prema van dok se okreću na kružnom toku.
Glavni primjer centripetalne sile je rotacija satelita oko planeta.
Roller Coaster, primjer Centripetalne sile na djelu Satelit koji kruži oko planete primjenom centripetalne sile. Ilustracija centripetalne sile (crveni vektor s oznakom FT, sila napetosti u užetu). Kad se konop presiječe, centripetalna sila (napetost u užetu) više neće djelovati na objekt. Dakle, FT se više neće zadržavati na toj kružnoj putanji i letjet će na tangentu.Poznavanje centrifugalnih i centripetalnih sila može se primijeniti na mnoge svakodnevne probleme. Na primjer, koristi se pri projektiranju cesta kako bi se spriječilo klizanje i poboljšalo vuču na zavojima i pristupnim rampama. Također je omogućio izum centrifuge koja odvaja čestice suspendirane u tekućini vrtenjem epruveta velikim brzinama.