Разница между центробежной и центростремительной силой

Основное отличие - центробежная сила против центростремительной силы
Что такое центростремительная сила
Что такое центробежная сила
Разница между центробежной и центростремительной силой

Основное отличие - центробежная сила против центростремительной силы

На любой объект, движущийся по круговой траектории, действуют силы. В зависимости от типа системы координат, из которой наблюдается объект, силы могут действовать на объект по-разному. В главное отличие между центробежной и центростремительной силой заключается в том, что центростремительная сила действует на объект по направлению к центру круговой траектории. Наоборот, Центробежная сила - это кажущаяся сила, которая действует на объект в направлении, направленном от центра круга. Наблюдатель в инерциальной системе отсчета не воспринимает центробежную силу. Только наблюдатель во вращающейся системе отсчета, который вращается вместе с объектом в круговом движении, воспринимает центробежную силу.

Что такое центростремительная сила

Объект ускоряется при изменении его скорости. Поскольку скорость является векторной величиной, ее можно изменить, изменив ее размер (скорость) или направление движения. Любой объект, движущийся по круговой траектории, постоянно меняет направление, а это означает, что он постоянно ускоряется. Согласно второму закону Ньютона, поскольку объект ускоряется, на него должна действовать равнодействующая сила. Рассмотрев векторное представление скорости объекта, движущегося по круговой траектории, и затем применив второй закон Ньютона к этому ускорению, мы обнаружили, что центростремительная сила, действующая на объект, движущийся по круговой траектории, всегда действует по направлению к центру круга, и что эта центростремительная сила

может быть дан:

куда

это масса и

- скорость объекта, а

- радиус круговой траектории объекта.

Что такое центробежная сила

Представьте себе человека, который собирается сделать «бросок молота», показанный ниже:

Метатель молота

Когда метатель молота вращает молот, он также вращается вместе с молотком. Другими словами, он и молот находятся во вращающейся системе координат. Когда он смотрит на молот, он видит (относительно себя), что молот неподвижен. Он чувствует напряжение в рукоятке и поэтому знает, что молоток уводит рукоять от него. В соответствии с третьим законом Ньютона он заключает, что рукоятка должна тянуть молот к нему.

Однако метатель молота думает, что молот неподвижен. Он также знает, что к нему тянут молот, поэтому, согласно первому закону Ньютона, он приходит к выводу, что на молот должна действовать другая сила, оттягивающая его прямо от него. Эта сила является центробежной: слово «центробежная» здесь означает, что эта воспринимаемая сила пытается отвести объект от центра кругового пути объекта (конечно, метатель молота не знает, что молот движется по круговой траектории., но если бы он позже объяснил воспринимаемые им силы кому-то другому, наблюдавшему за метателем молота из инерциальной системы отсчета, этот человек определил бы, что «центробежная» сила направлена в сторону от центра круговой траектории).

Молоток не находится в состоянии покоя в инерциальной системе отсчета. Наблюдатель, смотрящий на молот из инерциальной системы отсчета, увидит, что молот движется по круговой траектории, и не обнаружит центробежной силы. Фактически, если вы посмотрите на молот с инерциальной системы отсчета, вы обнаружите две силы, действующие на молот: натяжение по рукоятке и вес молота:

Силы, действующие на молот

Натяжение действует вдоль рукоятки молота, втягивая молот в направлении круга, в то время как сила тяжести пытается опустить молот. Центростремительная сила - это равнодействующая сила по направлению к центру. Например, если метатель молота вращает молот в это время по горизонтальному кругу, то результирующая сила по направлению к центру круга будет

В видео ниже также обсуждается разница между «центростремительными» и «центробежными» силами для объектов, движущихся по круговой траектории:

Центробежная сила часто рассматривается как «фиктивная» сила, потому что ее нельзя наблюдать из инерциальной системы отсчета, а также потому, что нет реального «взаимодействия», на которое можно было бы указать, чтобы объяснить его происхождение. Однако иногда бывает полезно представить центробежные силы, как если бы они были реальными, особенно если вы проектируете вещи, которые станут частью вращающейся системы!

Разница между центробежной и центростремительной силой

Реальный или фиктивный

Центростремительная сила это реальная сила, возникающая в результате физического взаимодействия.

Центробежная сила представляет собой фиктивную силу, которая, кажется, присутствует, когда вращающийся объект рассматривается из системы отсчета, которая также вращается вместе с объектом.