Центробіжна сила (Лат. "Центр, що тікає") описує схильність предмета, який слідує за вигнутим шляхом вилетіти назовні, подалі від центру кривої. Це насправді не сила; це є результатом інерції - схильності об'єкта чинити опір будь-якій зміні стану спокою або руху. Центрипетальна сила це справжній сила, яка протидіє відцентровій силі і не дозволяє об'єкту "вилетіти", а не рухається натомість з рівномірною швидкістю по круговому шляху.
Центробіжна сила | Центрипетальна сила | |
---|---|---|
Значення | Схильність предмета, що йде за вигнутою доріжкою, відлітає від центру кривизни. Може бути описано як "відсутність відцентрової сили". | Сила, яка утримує предмет, що рухається з рівномірною швидкістю по круговій доріжці. |
Напрямок | Уздовж радіуса кола, від центру до об'єкта. | По радіусу кола, від об'єкта до центру. |
Приклад | Грязь злітає з шини; дітей виштовхували на кругову дорогу. | Супутник на орбіті планети |
Формула | Fc = mv2 / r | Fc = mv2 / r |
Визначається | Чистіанські гігени 1659 року | Ісаак Ньютон у 1684 році |
Це реальна сила? | Ні; відцентрова сила - це інерція руху. | Так; відцентрова сила утримує об'єкт від "вильоту". |
Відцентрова сила не є "реальною" силою - спостерігається тенденція вилетіти назовні, оскільки предмети, які рухаються по прямій, мають тенденцію продовжувати рух по прямій. Це називається інерцією, і це робить предмети стійкими до сили, яка змушує їх рухатися по кривій.
Центрипетальна сила - це "реальна" сила. Це притягує предмет до центру і заважає йому «вилетіти». Джерело відцентрової сили залежить від предмета, про який йде мова. Для супутників на орбіті сила надходить від сили тяжіння. Якщо предмет обертається навколо мотузки, відцентрова сила забезпечується натягом у мотузці, а для обертового об'єкта сила забезпечується внутрішнім напруженням. Для автомобіля, що рухається по дузі, відцентрова сила виникає від тертя між автомобільними шинами та дорогою.
Якщо об'єкт правильно обертається, і відцентрові, і відцентрові сили будуть рівні, тому об'єкт не рухатиметься до центру обертання або назовні від нього. Він буде підтримувати постійну відстань від центру.
Центрипетальна сила спрямована всередину, від предмета до центру обертання. Технічно він спрямований ортогонально до швидкості тіла, до нерухомої точки миттєвого центру викривлення шляху.
Відцентрова сила спрямована назовні; в тому ж напрямку, що і швидкість об’єкта. Для кругового руху швидкість у будь-який момент часу знаходиться в дотичній до дуги руху.
Обидві сили обчислюються за однаковою формулою:
де аc - центрипетальне прискорення, м - маса предмета, що рухається зі швидкістю v уздовж доріжки з радіусом кривизни r.
Деякі поширені приклади відцентрової сили на роботі - це грязь, що летить з шини, і діти відчувають силу, що виштовхує їх назовні, крутячись на круговому переході.
Основним прикладом відцентрової сили є обертання супутників навколо планети.
Американські гірки, приклад центрипетальної сили в дії Супутник, що обертається навколо планети, застосовуючи доцентрову силу. Ілюстрація відцентрової сили (червоний вектор із позначкою FT, сила натягу в мотузці). Коли мотузка буде розрізана, відцентрова сила (натяг у мотузці) більше не буде діяти на об’єкт. Таким чином, він більше не буде утримуватися на тій круговій стежці FT і відлетить на дотичну.Знання відцентрових і відцентрових сил можна застосувати до багатьох повсякденних проблем. Наприклад, він використовується при проектуванні доріг для запобігання ковзання та покращення тяги на кривих та пандусах для доступу. Він також дозволив створити центрифугу, яка відокремлює частинки, суспендовані в рідині, за допомогою прядіння пробірки з високою швидкістю.