Centrifugalkraften

I klassisk eller newtonsk mekanik, centrifugalkraften er en fiktiv kraft, der opstår, når bevægelsen af ​​et legeme er beskrevet i en roterende referenceramme, eller ækvivalent den tilsyneladende kraft, der modtager en ikke-inertial observatør i et system roterende reference.

Adjektivet "centrifugal" betyder "flygter midten." Faktisk en ikke-inertial observatør på en drejeskive føler, at der er en "kraft", der virker på ham, forhindrer ham blive på platformen i hvile, medmindre han foretag et andet kraft rettet mod rotationsaksen. Således tilsyneladende, centrifugalkraften tendens til at drive objekter af omdrejningsaksen. Udtrykket bruges også i mekanik til at beskrive visse udtryk Lagrange i generaliseret kraft de afhænger af valget af de generaliserede koordinater.

Generelt er centrifugalkraften forbundet med en partikel af massen i en roterende referenceramme med en vinkelhastighed og en position af rotationsaksen udtrykt:

Derfor er det modul af denne kraft udtrykt:

Centripetalkraft mod centrifugalkraften

Centripetal kraft er nogen kraft eller kraftkomposant rettet mod midten af ​​krumningen af ​​banen af ​​en partikel. Således i tilfælde af en ensartet cirkulær bevægelse, er centripetalkraften rettet mod midten af ​​buen og der er behov for at fremstille retningsændring af partikelhastigheden. Hvis partiklen ikke følger nogen kraft, vil det bevæge sig i en lige linje med konstant hastighed.

Centrifugalkraften er ikke en kraft i gængs forstand af ordet, det er en fiktiv kraft, der vises i ikke-inerti referencesystemer. Det vil sige, den tilsyneladende kraft en ikke-inerti iagttager synes at opfatte som et resultat af ikke inertiality sit referencesystem.

For eksempel, hvis et legeme roterer om en fast centrum kræfter, den eneste reelle kraft, der virker på kroppen er tiltrækningskraften mod midten af ​​den krævede, set fra en stationær observatør kroppen kan beskrive en krum bane. Denne virkelige styrke ,, tilvejebringer centripetalaccelerationen karakteristisk for alle krum bevægelse.

, En observatør på en referentiel, hvor kroppen er i hvile observerede dog, at kroppen ikke frembyder nogen acceleration i retning af den påførte kraft. At forene dette resultat med kravet om, at netto kraft, der virker på kroppen er nul, iagttageren forestiller eksistensen af ​​en kraft lige og modsat den centripetalkraft forstand; det vil sige, det postulerer eksistensen af ​​en centrifugalkraft, der ikke har nogen reel eksistens og kun nyttig for ikke-inerti observatør til at skrive Newtons anden lov på den sædvanlige måde.

Et andet eksempel at præcisere begrebet. Forestil dig en passager i en bil, der tager en skarp drejning til venstre med en vis hastighed. Inertien masse forbundet med passager er imod enhver ændring af bevægelsesretning af sidstnævnte, flytte ham til at fortsætte sin oprindelige lige sti. Da bilen veers til venstre, føler passageren flyttet til døren på højre hånd. Når kontakterne passager døren i passagersiden udøver centripetalkraften er nødvendig for, ligesom bilen kan dreje til venstre. Friktionen mellem sædet og passageren pants bidrager også til at modvirke den centrifugale virkning, og om skiftet sker ved lav hastighed, kan være tilstrækkelige til at forhindre passageren glider på sædet og give den nødvendige centripetalkraft til drejning .

Forvirring om udtrykket

Den fiktive karakter af centrifugalkraften kan føre til en vis forvirring i tolkning, især når det er forveksles med reaktionen på centripetalkraft henhold til princippet om action-reaktion eller Newtons tredje lov, glemmer, at reaktionen ikke handler på kroppen i bevægelse, men udøves af ham.

I øjeblikket er det en tendens til at nedtone centrifugalkraften, når cirkulær bevægelse undervises; stedet betydningen af ​​centripetalkraft forstærkes, som den virkelige kraft, og er ansvarlig for at vedligeholde den cirkulære bevægelse og give den centripetale acceleration.

Men når bevægelsen er beskrevet ud fra en roterende referenceramme som bane af et projektil omfattende i forhold til jordens overflade, vil det være uundgåeligt at henvise til centrifugalkraften og andre fiktive kræfter, som Coriolis kraften.

Forrige artikel Carlos Washburn
Næste artikel Carl-Heinz Schroth