Glavna razlika - Centrifugalna vs Centripetalna sila

Postoje sile koje djeluju na svaki objekt koji putuje kružnom putanjom. Ovisno o vrsti referentnog okvira iz kojeg se promatra objekt, može se činiti da sile različito djeluju na objekt. The glavna razlika između centrifugalne i centripetalne sile je to centripetalna sila djeluje na objekt prema središtu kružne staze. U kontrastu, centrifugalna sila je prividna sila koja djeluje na objekt u smjeru okrenutom od središta kruga. Promatrač u inercijalnom referentnom okviru ne opaža centrifugalnu silu. Samo promatrač u rotirajućem referentnom okviru koji se rotira zajedno s objektom u kružnom gibanju opaža centrifugalnu silu.

Što je centripetalna sila

Objekt se ubrzava kad god se promijeni njegova brzina. Budući da je brzina vektorska veličina, može se promijeniti promjenom veličine (brzine) ili smjera kretanja. Svaki objekt koji putuje kružnom putanjom stalno mijenja smjer, što znači da se stalno ubrzava. Prema drugom Newtonovom zakonu, budući da objekt ubrzava, na njega bi trebala djelovati rezultirajuća sila. Uzimajući u obzir vektorski prikaz brzine objekta koji putuje kružnom putanjom, a zatim primjenjujući Newtonov drugi zakon na ovo ubrzanje, otkrili smo da centripetalna sila na objekt koji putuje kružnom stazom uvijek djeluje prema središtu kruga, te da ta centripetalna sila

mogli dati:

gdje

je masa i

je brzina objekta, i

je polumjer kružne putanje objekta.

Što je centrifugalna sila

Razmislite o čovjeku koji će upravo izvesti „bacanje čekića“ prikazano ispod:

Bacač čekića

Kako bacač čekića rotira čekić, on se također okreće zajedno s čekićem. Drugim riječima, on i čekić nalaze se u rotirajućem referentnom okviru. Kad pogleda čekić, vidi (s obzirom na sebe) da čekić miruje. Osjeća napetost u ručki pa zna da mu čekić odmiče ručku. S Newtonovim trećim zakonom zaključuje da drška mora vući čekić prema sebi.

No, bacač čekića misli da čekić miruje. Također zna da se čekić povlači prema njemu, pa prema Newtonovom prvom zakonu zaključuje da na čekić mora djelovati druga sila koja ga izvlači izravno iz sebe. Ova je sila centrifugalna: riječ "centrifugalna" ovdje znači da ta percipirana sila pokušava odmaknuti objekt od središta kružne putanje objekta (naravno, bacač čekića ne zna da se čekić kreće po kružnoj putanji, ali ako bi kasnije objasnio sile koje je opazio nekome drugome tko je promatrao bacač čekića iz inercijalnog referentnog okvira, ta bi osoba identificirala da je "centrifugalna" sila usmjerena od središta kružne staze).

Čekić ne miruje u inercijalnom referentnom okviru. Promatrač koji gleda čekić iz inercijalnog referentnog okvira vidjet će kako čekić putuje kružnom putanjom i neće pronaći centrifugalnu silu. Zapravo, ako čekić promatrate iz inercijalnog referentnog okvira, identificirali biste dvije sile koje djeluju na čekić, napetost duž ručke i težinu čekića:

Sile koje djeluju na čekić

Napetost djeluje duž ručke čekića, povlačeći čekić prema krugu dok gravitacija pokušava povući čekić prema dolje. Centripetalna sila je rezultirajuća sila prema središtu. Na primjer, ako bacač čekića u tom trenutku rotira čekić u vodoravnom krugu, tada bi rezultirajuća sila prema središtu kruga bila

.

Video u nastavku također raspravlja o razlici između "centripetalnih" i "centrifugalnih" sila za objekte koji se kreću kružnim putovima:

Centrifugalna sila često se promatra kao „fiktivna“ sila jer se ne može promatrati iz inercijalnog referentnog okvira, a također i zato što ne postoji stvarna „interakcija“ na koju bi se moglo ukazati kako bi se objasnilo njezino podrijetlo. Međutim, ponekad je korisno zamisliti centrifugalne sile kao da su stvarne, pogotovo ako projektirate stvari koje će postati dio rotirajućeg sustava!

Razlika između centrifugalne i centrifugalne sile

Stvarno ili izmišljeno

Centripetalna sila je stvarna sila koja je rezultat fizičke interakcije.

Centrifugalna sila je izmišljena sila koja izgleda kao da je prisutna kada se rotirajući objekt gleda iz referentnog okvira koji se također rotira zajedno s objektom.

Smjer

Centripetalna sila djeluje prema središtu kružne staze.

Centrifugalna sila čini se da djeluje u smjeru koji pokazuje dalje od središta kružne staze.

Izgled u inercijskim okvirima

Centripetalna sila može se promatrati iz inercijalnog referentnog okvira.

Centrifugalna sila ne može se promatrati iz inercijalnog referentnog okvira.

Ljubaznošću slike

"Bacanje čekića - Dornoch Highland Gathering 2007", John Haslam (vlastito djelo) [CC BY 2.0], putem flickra