Hovedforskel - Centrifugal vs Centripetal Force

Der virker kræfter på ethvert objekt, der bevæger sig på en cirkulær vej. Afhængigt af den type referenceramme, hvorfra objektet observeres, kan kræfter synes at virke på objektet anderledes. Det hovedforskel mellem centrifugalkraft og centripetalkraft er det centripetalkraft virker på objektet mod midten af ​​den cirkulære vej. I modsætning, centrifugalkraft er en tilsyneladende kraft, der virker på objektet i en retning, der peger væk fra midten af ​​cirklen. En observatør i en inertial referenceramme opfatter ikke en centrifugalkraft. Kun en observatør i en roterende referenceramme, der roterer sammen med objektet i cirkulær bevægelse, opfatter en centrifugalkraft.

Hvad er Centripetal Force

Et objekt accelererer, når dets hastighed ændres. Da hastighed er en vektormængde, kan den ændres ved enten at ændre dens størrelse (hastighed) eller bevægelsesretningen. Ethvert objekt, der bevæger sig i en cirkulær sti, ændrer konstant retning, hvilket betyder, at det konstant accelererer. Ifølge Newtons anden lov, da objektet accelererer, skal det have en resulterende kraft, der virker på det. Ved at overveje vektorrepræsentationen af ​​et objekts hastighed, der bevæger sig i en cirkulær bane, og derefter anvende Newtons anden lov på denne acceleration, fandt vi ud af, at centripetalkraften på et objekt, der bevæger sig i en cirkulær bane, altid virker mod midten af ​​cirklen, og at denne centripetalkraft

kunne gives af:

hvor

er massen og

er objektets hastighed og

er radius af objektets cirkulære vej.

Hvad er centrifugalkraft

Overvej manden ved at lave et "hammerkast" vist nedenfor:

En hammerkaster

Da hammerkasteren roterer hammeren, roterer han også sammen med hammeren. Med andre ord er han og hammeren i en roterende referenceramme. Når han ser på hammeren, ser han (med hensyn til sig selv), at hammeren er stationær. Han mærker en spænding i håndtaget, og så ved han, at hammeren trækker håndtaget væk fra ham. Med Newtons tredje lov konkluderer han, at håndtaget skal trække hammeren mod ham.

Hammerkasteren tror dog, at hammeren er i ro. Han ved også, at hammeren trækkes mod ham, så ifølge Newtons første lov konkluderer han, at der skal være en anden kraft, der virker på hammeren og trækker den direkte væk fra ham. Denne kraft er centrifugal: ordet "centrifugal" betyder her, at denne opfattede kraft forsøger at trække objektet væk fra midten af ​​objektets cirkulære vej (hammerkasteren ved naturligvis ikke, at hammeren bevæger sig i en cirkulær bane, men hvis han senere skulle forklare de kræfter, han opfattede for en anden, der havde observeret hammerkasteren fra en inertial referenceramme, ville denne person identificere, at "centrifugalkraften" pegede væk fra midten af ​​cirkelbanen).

Hammeren hviler ikke i en inertial referenceramme. En observatør, der ser på hammeren fra en inertial referenceramme, vil se hammeren bevæge sig i en cirkulær bane, og de vil ikke finde en centrifugalkraft. Faktisk, hvis du ser hammeren fra en inertial referenceramme, ville du identificere to kræfter, der virker på hammeren, spændingen langs håndtaget og hammerens vægt:

Kræfter, der virker på hammeren

Spændingen virker langs hammerens håndtag og trækker hammeren ind mod cirklen, mens tyngdekraften forsøger at trække hammeren ned. Centripetalkraft er den resulterende kraft mod midten. For eksempel, hvis hammerkasteren roterer hammeren i en vandret cirkel på det tidspunkt, ville den resulterende kraft mod midten af ​​cirklen være

.

Videoen herunder diskuterer også forskellen mellem "centripetal" og "centrifugal" kræfter for objekter, der bevæger sig i cirkulære stier:

Centrifugalkraft betragtes ofte som en "fiktiv" kraft, fordi den ikke kan observeres ud fra en inertial referenceramme, og også fordi der ikke er nogen egentlig "interaktion", som man kunne pege på for at forklare dens oprindelse. Men til tider er det nyttigt at forestille sig centrifugalkræfter som om de var virkelige, især hvis du designer ting, der kommer til at blive en del af et roterende system!

Forskellen mellem centrifugal og centripetal kraft

Virkelig eller fiktiv

Centripetal kraft er en reel kraft, der er et resultat af en fysisk interaktion.

Centrifugal kraft er en fiktiv kraft, der synes at være til stede, når et roterende objekt ses fra en referenceramme, der også roterer sammen med objektet.

Retning

Centripetal kraft virker mod midten af ​​den cirkulære vej.

Centrifugal kraft synes at virke i en retning, der peger væk fra midten af ​​den cirkulære vej.

Udseende i inertielle referencerammer

Centripetal kraft kan observeres ud fra en inertial referenceramme.

Centrifugal kraft kan ikke observeres ud fra en inertial referenceramme.

Billede høflighed

“Throwing the Hammer - Dornoch Highland Gathering 2007” af John Haslam (eget arbejde) [CC BY 2.0], via flickr