Verschil tussen centrifugale en centripetale kracht

Belangrijkste verschil - Centrifugaal vs. Centripetale kracht

Er zijn krachten die inwerken op elk object dat op een cirkelvormig pad rijdt. Afhankelijk van het type referentiekader van waaruit het object wordt waargenomen, kunnen krachten lijken te werken op het object op een andere manier. De grootste verschil tussen centrifugale en centripetale kracht is dat centripetale kracht werkt op het object naar het midden van het cirkelvormige pad. In tegenstelling tot, middelpuntvliedende kracht is een schijnbare kracht die in een richtingsrichting op het voorwerp inwerkt weg vanuit het midden van de cirkel. Een waarnemer in een inertiaal referentiekader neemt geen middelpuntvliedende kracht waar. Alleen een waarnemer in een roterend referentiekader die roteert met het object in cirkelvormige beweging, neemt een middelpuntvliedende kracht waar.

Wat is Centripetal Force

Een voorwerp versnelt telkens wanneer zijn snelheid verandert. Omdat snelheid een vectorgrootheid is, kan deze worden gewijzigd door de grootte (snelheid) of de bewegingsrichting te wijzigen. Elk object dat in een cirkelvormig pad rijdt, verandert voortdurend van richting, wat betekent dat het voortdurend aan het versnellen is. Volgens de tweede wet van Newton, omdat het voorwerp versnelt, zou het een resulterende kracht moeten hebben die erop inwerkt. Door de vectorrepresentatie van de snelheid van een object in een cirkelvormig pad te beschouwen en vervolgens de tweede wet van Newton op deze versnelling toe te passen, ontdekten we dat de middelpuntzoekende kracht op een voorwerp dat in een cirkelvormig pad beweegt altijd naar het midden van de cirkel handelt en dat deze middelpuntzoekende kracht kan worden gegeven door:

waar  is de massa en is de snelheid van het object, en  is de straal van het cirkelvormige pad van het object.

Wat is Centrifugal Force

Overweeg de man die op het punt staat om een ​​"hamerworp" te doen, zoals hieronder te zien is:

Een hamerwerper

Terwijl de hamerwerper de hamer draait, roteert hij ook mee met de hamer. Met andere woorden, hij en de hamer zijn in a roterend referentiekader. Wanneer hij naar de hamer kijkt, ziet hij (met betrekking tot zichzelf) dat de hamer stationair is. Hij voelt een spanning in het handvat en dus weet hij dat de hamer het handvat van zich af trekt. Met de derde wet van Newton concludeert hij dat het handvat de hamer moet trekken naar hem.

De hamerwerper denkt echter dat de hamer in rust is. Hij weet ook dat de hamer naar hem toe getrokken wordt, dus volgens de eerste wet van Newton concludeert hij dat er een andere kracht op de hamer moet werken die hem direct trekt weg van hem. Deze kracht is centrifugaal: het woord 'centrifugaal' betekent hier dat deze waargenomen kracht probeert het object weg te trekken van het midden van het cirkelvormige pad van het object (de hamerwerper weet natuurlijk niet dat de hamer in een cirkelvormig pad beweegt, maar als hij moesten later de krachten die hij zag uitleggen aan iemand anders die de hamerwerper had waargenomen vanuit een inertiaal referentiekader, die persoon zou identificeren dat de "middelpuntvliedende" kracht weg wees van het middelpunt van de cirkelvormige baan).

De hamer is niet in rust in een inertiaal referentiekader. Een waarnemer die naar de hamer kijkt vanuit een inertiaal referentiekader ziet de hamer in een cirkelvormig pad lopen en ze zullen geen middelpuntvliedende kracht vinden. Als je de hamer vanuit een inertiaal referentiekader bekijkt, zou je in feite twee krachten herkennen die op de hamer werken, de spanning langs de hendel en het gewicht van de hamer:

Krachten die op de hamer handelen

De spanning werkt langs het handvat van de hamer en trekt de hamer naar de cirkel terwijl de zwaartekracht probeert de hamer naar beneden te trekken. Centripetale kracht is de resulterende kracht naar het centrum toe. Als de hamerwerper bijvoorbeeld de hamer op dat moment in een horizontale cirkel draait, zou de resulterende kracht naar het midden van de cirkel .

De onderstaande video bespreekt ook het verschil tussen "centripetale" en "centrifugale" krachten voor objecten die in cirkelvormige banen bewegen:

Centrifugale kracht wordt vaak gezien als een "fictieve" kracht omdat het niet kan worden waargenomen vanuit een inertiaal referentiekader en ook omdat er geen echte "interactie" is waarop men zou kunnen wijzen, om de oorsprong ervan te verklaren. Soms echter is handig om centrifugale krachten voor te stellen alsof ze echt waren, vooral als je dingen ontwerpt die deel gaan uitmaken van een draaiend systeem!

Verschil tussen centrifugale en centripetale kracht

Echt of fictief

Middelpuntzoekende kracht is een echte kracht die het resultaat is van een fysieke interactie.

Centrifugale kracht is een fictieve kracht die aanwezig lijkt te zijn wanneer een roterend voorwerp wordt bekeken vanuit een referentiekader dat ook mee roteert met het object.

Richting

Middelpuntzoekende kracht handelt naar het midden van het cirkelvormige pad.

Centrifugale kracht lijkt te werken in een richting die van het midden van het cirkelvormige pad af wijst.

Uiterlijk in tractiekaders

Middelpuntzoekende kracht kan worden waargenomen vanuit een inertiaal referentiekader.

Centrifugale kracht kan niet worden waargenomen vanuit een inertiaal referentiekader.

Afbeelding Met dank

"Throwing the Hammer - Dornoch Highland Gathering 2007" door John Haslam (eigen werk) [CC BY 2.0], via flickr