Diferența dintre forța centrifugală și centripetală

Diferența principală - forța centrifugală vs. centripetal

Există forțe care acționează asupra oricărui obiect care călătorește pe o cale circulară. În funcție de tipul de cadru de referință de la care obiectul este observat, forțele pot părea că acționează diferit asupra obiectului. principala diferență între forța centrifugală și centripetă este aceea forța centripetală acționează asupra obiectului către centrul traseului circular. In contrast, Forța centrifugală este o forță aparentă care acționează asupra obiectului într-o direcție îndreptată departe din centrul cercului. Un observator dintr-un cadru de referință inerțial nu percepe o forță centrifugă. Doar un observator dintr-un cadru de referință rotativ care se rotește împreună cu obiectul în mișcare circulară percepe o forță centrifugă.

Ce este Centripetal Force

Un obiect se accelerează ori de câte ori viteza lui se schimbă. Deoarece viteza este o cantitate vectorială, ea poate fi schimbată prin schimbarea mărimii (vitezei) sau a direcției de mișcare. Orice obiect care călătorește pe o cale circulară își schimbă constant direcția, ceea ce înseamnă că se accelerează în mod constant. Conform celei de-a doua legi a lui Newton, din moment ce obiectul se accelerează, ar trebui să aibă o forță rezultantă care să o acționeze. Luând în considerare reprezentarea vectorială a vitezei unui obiect care călătorește pe o cale circulară și apoi aplicarea celei de-a doua legi a lui Newton la această accelerație, am constatat că forța centripetală asupra unui obiect care călătorește pe o traiectorie circulară acționează mereu spre centrul cercului, și că această forță centripetă ar putea fi dat de:

Unde  este masa și este viteza obiectului și  este raza traseului circular al obiectului.

Ce este Forța Centrifugală

Luați în considerare omul care urmează să facă o "aruncare cu ciocan" prezentat mai jos:

Un aruncător de ciocan

Odată ce aruncătorul cu ciocan rotește ciocanul, el se rotește, de asemenea, împreună cu ciocanul. Cu alte cuvinte, el și ciocanul sunt în a cadru de referință rotativ. Când se uită la ciocan, el vede (cu privire la el însuși) că ciocanul este staționar. El simte o tensiune în mâner și știe că ciocanul trage mânerul departe de el. Cu a treia lege a lui Newton, el concluzionează că mânerul trebuie să tragă cu ciocanul către -l.

Cu toate acestea, aruncătorul ciocanului consideră că ciocanul este în stare de repaus. El știe de asemenea că ciocanul este tras spre el, așa că, conform primei legi a lui Newton, el concluzionează că trebuie să existe o altă forță care să acționeze asupra ciocanului, trăgându-l direct departe de la el. Această forță este centrifugal: termenul "centrifugal" înseamnă că această forță percepută încearcă să tragă obiectul departe de centrul căii circulare a obiectului (bineînțeles, aruncătorul de ciocan nu știe că ciocanul se mișcă pe o cale circulară, dar dacă el urma să explice mai târziu forțele pe care le-a perceput altcuiva care observase aruncătorul cu ciocanul dintr-un cadru de referință inerțial, acea persoană ar fi identificat faptul că forța "centrifugă" a arătat din centrul căii circulare).

Ciocanul este nu la odihnă într-un cadru de referință inerțial. Un observator care privește la ciocanul dintr-un cadru de referință inerțial va vedea ciocanul care călătorește pe o cale circulară și nu va găsi o forță centrifugă. De fapt, dacă vedeți ciocanul dintr-un cadru de referință inerțial, ați identifica două forțe care acționează asupra ciocanului, tensiunea de-a lungul mânerului și greutatea ciocanului:

Forțe care acționează asupra ciocanului

Tensiunea se acționează de-a lungul mânerului ciocanului, tragând ciocanul spre cerc în timp ce gravitația încearcă să tragă ciocanul în jos. Forța centripetală este forța rezultantă spre centru. De exemplu, dacă aruncătorul ciocanului rotește ciocanul într-un cerc orizontal la acea dată, atunci forța rezultantă către centrul cercului ar fi .

Videoclipul de mai jos discută, de asemenea, diferența dintre forțele "centripetale" și "centrifugale" pentru obiectele care se deplasează pe traseele circulare:

Forța centrifugă este adesea privită ca o forță "fictivă", deoarece nu poate fi observată dintr-un cadru de referință inerțial și, de asemenea, pentru că nu există o "interacțiune" reală la care să se poată indica, pentru a explica originea ei. Cu toate acestea, uneori, aceasta este utile pentru a vă imagina forțele centrifuge ca și cum ar fi reale, mai ales dacă proiectați lucruri care vor deveni parte a unui sistem rotativ!

Diferența dintre forța centrifugală și centripetală

Real sau Fictiv

Forta centripeta este o forță reală care este rezultatul unei interacțiuni fizice.

Forța centrifugă este o forță fictivă care pare a fi prezentă atunci când un obiect rotativ este privit dintr-un cadru de referință care se rotește, de asemenea, împreună cu obiectul.

Direcţie

Forta centripeta acționează spre centrul traseului circular.

Forța centrifugă pare să acționeze într-o direcție îndreptată spre centrul căii circulare.

Aspect în cadrele de referință inerțiale

Forta centripeta poate fi observat dintr-un cadru de referință inerțial.

Forța centrifugă nu poate fi observat dintr-un cadru de referință inerțial.

Image Courtesy

"Aruncarea ciocanului - adunarea Highlandului Dornoch 2007" de John Haslam (Lucrări proprii) [CC BY 2.0], prin flickr