Forskjellen mellom sentrifugal og sentripetalkraft

Hovedforskjell - Sentrifugal vs Sentripetal Force

Det er krefter som virker på et objekt som reiser på en sirkulær bane. Avhengig av hvilken type referanseramme objektet observeres, kan krefter synes å virke på objektet annerledes. De hovedforskjell mellom sentrifugal og sentripetalkraft er det centripetal kraft virker på objektet mot sentrum av den sirkulære banen. I motsetning, Sentrifugalkraft er en tilsynelatende kraft som virker på objektet i en retning som peker borte fra sentrum av sirkelen. En observatør i en inertieringsramme oppfatter ikke en sentrifugalkraft. Bare en observatør i en roterende referanseramme som roterer sammen med objektet i sirkulær bevegelse oppfatter en sentrifugalkraft.

Hva er Centripetal Force

Et objekt akselererer når hastigheten endres. Siden hastigheten er en vektorkvantum, kan den endres ved å endre størrelsen (hastighet) eller bevegelsesretningen. Ethvert objekt som reiser i en sirkulær bane, endrer seg kontinuerlig, noe som betyr at det hele tiden accelererer. Ifølge Newtons andre lov, siden objektet akselererer, burde det få en resulterende kraft som virker på den. Ved å vurdere vektorrepresentasjonen av hastigheten til en gjenstand som beveger seg i en sirkulær bane og deretter anvende Newtons andre lov på denne akselerasjonen, fant vi ut at sentripetalkraften på en gjenstand som beveger seg i en sirkulær bane alltid virker mot sirkelens senter, og at denne sentripetale kraften kan gis av:

hvor  er massen og er objektets hastighet, og  er radius av objektets sirkulære bane.

Hva er Centrifugal Force

Vurder mannen om å gjøre et "hammerkast" vist nedenfor:

En hammerkaster

Når hammerkasteren roterer hammeren, roterer han også sammen med hammeren. Med andre ord, han og hammeren er i a roterende referanseramme. Når han ser på hammeren ser han (med hensyn til seg selv) at hammeren er stasjonær. Han føler seg spenning i håndtaket og så vet han at hammeren trekker håndtaket vekk fra ham. Med Newtons tredje lov konkluderer han at håndtaket må trekke hammeren mot ham.

Men hammerslageren mener at hammeren er i ro. Han vet også at hammeren blir trukket mot ham, så ifølge Newtons første lov konkluderer han at det må være en annen kraft som virker på hammeren, trekker den direkte borte fra han. Denne kraften er sentrifugal: ordet "sentrifugal" betyr her at denne oppfattede kraften forsøker å trekke objektet vekk fra midten av objektets sirkulære bane (selvfølgelig vet ikke hammerkasteren at hammeren beveger seg i en sirkulær bane, men hvis han skulle senere forklare de kreftene han oppfattet til noen andre som hadde observert hammerkasteren fra en inertial referanseramme, den personen ville identifisere at "sentrifugalkraften" pekte bort fra midten av den sirkulære banen).

Hammeren er ikke i hvile i en inertieramme. En observatør som ser på hammeren fra en inertiell referanseramme, ser hammeren som reiser i en sirkulær bane, og de finner ikke en sentrifugalkraft. Faktisk, hvis du ser hammeren fra en inertieringsramme, vil du identifisere to krefter som virker på hammeren, spenningen langs håndtaket og hammerens vekt:

Forsvar som handler på hammeren

Spenningen virker langs hammerens håndtak, trekker hammeren inn mot sirkelen mens tyngdekraften forsøker å trekke hammeren ned. Sentripetalkraft er den resulterende kraften mot senteret. Hvis for eksempel hammerkasteren roterer hammeren i en horisontal sirkel på den tiden, vil den resulterende kraften mot sirkelens senter være .

Videoen nedenfor diskuterer også forskjellen mellom "sentripetale" og "sentrifugale" krefter for objekter som beveger seg i sirkulære baner:

Sentrifugalkraft blir ofte sett på som en "fiktiv" kraft fordi den ikke kan observeres fra en inertiell referanseramme, og også fordi det ikke er noen ekte "interaksjon" som man kunne peke på for å forklare sin opprinnelse. Men til tider, det er nyttig å forestille seg sentrifugalkrefter som om de var ekte, spesielt hvis du designer ting som skal bli en del av et roterende system!

Forskjellen mellom sentrifugal og sentripetalkraft

Real eller fiktiv

Centripetal force er en ekte kraft som er et resultat av en fysisk interaksjon.

Sentrifugalkraft er en fiktiv kraft som ser ut til å være til stede når et roterende objekt ses fra en referanseramme som også roterer sammen med objektet.

Retning

Centripetal force handler mot sentrum av den sirkulære banen.

Sentrifugalkraft ser ut til å virke i en retning som peker bort fra midten av den sirkulære banen.

Utseende i tröghetsrammer som referanse

Centripetal force kan observeres fra en inertieramme.

Sentrifugalkraft kan ikke observeres fra en inertieringsramme.

Bilde Courtesy

"Kaster Hammeren - Dornoch Highland Gathering 2007" av John Haslam (eget arbeid) [CC BY 2.0], via flickr