Unterschied zwischen Zentrifugalkraft und Zentripetalkraft

Hauptunterschied - Fliehkraft vs. Zentripetalkraft

Auf jedes Objekt, das sich auf einer Kreisbahn bewegt, wirken Kräfte. Abhängig von der Art des Referenzrahmens, von dem aus das Objekt beobachtet wird, scheinen Kräfte auf das Objekt unterschiedlich zu wirken. Das Hauptunterschied zwischen Zentrifugalkraft und Zentripetalkraft ist das Zentripetalkraft wirkt auf das Objekt gegenüber die Mitte der Kreisbahn. Im Gegensatz, Die Fliehkraft ist eine scheinbare Kraft, die auf das Objekt in eine Richtung zeigt, in die es zeigt Weg von der Mitte des Kreises. Ein Beobachter in einem Inertialsystem nimmt keine Zentrifugalkraft wahr. Nur ein Beobachter in einem rotierenden Bezugssystem, der sich mit dem Objekt in kreisender Bewegung dreht, nimmt eine Fliehkraft wahr.

Was ist Zentripetalkraft?

Ein Objekt beschleunigt sich, wenn sich seine Geschwindigkeit ändert. Da die Geschwindigkeit eine Vektorgröße ist, kann sie geändert werden, indem entweder die Größe (Geschwindigkeit) oder die Bewegungsrichtung geändert wird. Jedes Objekt, das sich auf einer Kreisbahn bewegt, ändert ständig seine Richtung, was bedeutet, dass es ständig beschleunigt. Nach dem zweiten Newtonschen Gesetz sollte, da das Objekt beschleunigt, eine resultierende Kraft darauf wirken. Indem wir die Vektordarstellung der Geschwindigkeit eines Objekts, das sich auf einer Kreisbahn bewegt, betrachten und dann das zweite Newtonsche Gesetz auf diese Beschleunigung anwenden, haben wir festgestellt, dass die Zentripetalkraft auf ein Objekt, das sich auf einer Kreisbahn bewegt, immer in Richtung des Kreismittelpunkts wirkt. und dass diese zentripetale Kraft könnte gegeben werden durch:

woher  ist die Masse und ist die Geschwindigkeit des Objekts und  ist der Radius der Kreisbahn des Objekts.

Was ist Fliehkraft?

Betrachten Sie den Mann, der gerade einen "Hammerwurf" ausführt (siehe unten):

Ein Hammerwerfer

Wenn der Hammerwerfer den Hammer dreht, dreht er sich auch zusammen mit dem Hammer. Mit anderen Worten, er und der Hammer sind in einem rotierender Bezugsrahmen. Wenn er auf den Hammer schaut, sieht er (in Bezug auf sich selbst), dass der Hammer steht. Er spürt eine Spannung im Griff und weiß daher, dass der Hammer den Griff von ihm wegzieht. Mit Newtons drittem Gesetz kommt er zu dem Schluss, dass der Griff den Hammer ziehen muss gegenüber ihm.

Der Hammerwerfer glaubt jedoch, dass der Hammer in Ruhe ist. Er weiß auch, dass der Hammer auf ihn zugezogen wird, und er schließt daraus, dass nach Newtons erstem Gesetz eine weitere Kraft auf den Hammer wirken muss, die direkt auf ihn wirkt Weg von ihm. Diese Kraft ist ZentrifugalDas Wort "Zentrifugal" bedeutet hier, dass diese wahrgenommene Kraft versucht, das Objekt von der Mitte der Kreisbahn des Objekts wegzuziehen (der Hammerwerfer weiß natürlich nicht, dass sich der Hammer auf einer Kreisbahn bewegt, aber wenn er es ist) Sie sollten später die Kräfte, die er wahrgenommen hat, jemandem erklären, der den Hammerwerfer von einem Trägheitsreferenzrahmen aus beobachtet hatte. Diese Person würde erkennen, dass die Zentrifugalkraft vom Zentrum der Kreisbahn weggerichtet war..

Der Hammer ist nicht in einer Ruhe Trägheitsrahmen. Ein Beobachter, der den Hammer aus einem Trägheitsrahmen betrachtet, sieht den Hammer auf einer kreisförmigen Bahn laufen und findet keine Zentrifugalkraft. Wenn Sie den Hammer aus einem trägen Bezugssystem betrachten, würden Sie zwei auf den Hammer wirkende Kräfte identifizieren, die Spannung am Griff und das Gewicht des Hammers:

Kräfte, die auf den Hammer wirken

Die Spannung wirkt entlang des Griffs des Hammers und zieht den Hammer in den Kreis, während die Schwerkraft versucht, den Hammer nach unten zu ziehen. Die zentripetale Kraft ist die resultierende Kraft zur Mitte hin. Wenn zum Beispiel der Hammerwerfer den Hammer zu einem Zeitpunkt in einem horizontalen Kreis dreht, wäre die resultierende Kraft zum Mittelpunkt des Kreises hin .

In dem folgenden Video wird auch der Unterschied zwischen "Zentripetal-" und "Zentrifugalkräften" für Objekte beschrieben, die sich auf Kreisbahnen bewegen:

Die Zentrifugalkraft wird oft als "fiktive" Kraft betrachtet, weil sie nicht aus einem Inertialsystem betrachtet werden kann und weil es keine wirkliche "Wechselwirkung" gibt, auf die man zeigen könnte, um ihren Ursprung zu erklären. Manchmal jedoch ist Sie können sich Zentrifugalkräfte als real vorstellen, vor allem, wenn Sie Dinge entwerfen, die Teil eines rotierenden Systems werden!

Unterschied zwischen Zentrifugalkraft und Zentripetalkraft

Echt oder Fiktiv

Zentripetalkraft ist eine wirkliche Kraft, die das Ergebnis einer physischen Interaktion ist.

Zentrifugalkraft ist eine fiktive Kraft, die scheinbar vorhanden ist, wenn ein rotierendes Objekt von einem Bezugsrahmen aus betrachtet wird, der sich ebenfalls mit dem Objekt dreht.

Richtung

Zentripetalkraft wirkt auf die Mitte der Kreisbahn.

Zentrifugalkraft scheint in eine Richtung zu wirken, die von der Mitte der Kreisbahn weg zeigt.

Aussehen in Trägheitsrahmen

Zentripetalkraft kann aus einem Inertialsystem gesehen werden.

Zentrifugalkraft kann aus einem Inertialsystem nicht beobachtet werden.

Bild mit freundlicher Genehmigung

“Hammer werfen - Dornoch Highland Gathering 2007” von John Haslam (Eigene Arbeit) [CC BY 2.0], via flickr