Zentrifugalkraft, eine fiktive Kraft, die einem Teilchen eigen ist, das sich auf einer Kreisbahn bewegt. Sie hat die gleiche Größe und Dimension wie die Kraft, die das Teilchen auf seiner Kreisbahn hält (die Zentripetalkraft), zeigt jedoch in die entgegengesetzte Richtung.
Mechanik: Zentrifugalkraft
Nach dem Prinzip der galiläischen Relativitätstheorie gelten Newtons Gesetze in jedem Referenzrahmen auch in jedem anderen Rahmen
Ein Stein, der in einer horizontalen Ebene am Ende einer Schnur wirbelt, die an einem Pfosten am Boden befestigt ist, ändert kontinuierlich die Richtung seiner Geschwindigkeit und hat daher eine Beschleunigung in Richtung des Pfostens. Diese Beschleunigung entspricht dem Quadrat seiner Geschwindigkeit geteilt durch die Länge der Saite. Nach dem zweiten Newtonschen Gesetz wird eine Beschleunigung durch eine Kraft verursacht, die in diesem Fall die Spannung in der Saite ist. Wenn sich der Stein mit konstanter Geschwindigkeit bewegt und die Schwerkraft vernachlässigt wird, ist die nach innen gerichtete Saitenspannung die einzige Kraft, die auf den Stein wirkt. Wenn die Schnur reißt, verläuft der Stein aufgrund seiner Trägheit in einer geraden Linie, die seine vorherige Kreisbahn tangiert. es bewegt sich nicht nach außen, als wäre die Zentrifugalkraft real.
Obwohl es nach den Newtonschen Gesetzen keine wirkliche Kraft ist, ist das Konzept der Zentrifugalkraft nützlich. Wenn Sie beispielsweise das Verhalten der Flüssigkeit in einem Cremeabscheider oder einer Zentrifuge analysieren, ist es zweckmäßig, das Verhalten der Flüssigkeit relativ zum rotierenden Behälter und nicht relativ zur Erde zu untersuchen. und damit Newtons Gesetze in einem solchen rotierenden Bezugssystem anwendbar sind, muss eine Trägheitskraft oder eine fiktive Kraft (die Zentrifugalkraft), die der Zentripetalkraft gleich und entgegengesetzt ist, in die Bewegungsgleichungen einbezogen werden. In einem Bezugsrahmen, der an dem wirbelnden Stein befestigt ist, ruht der Stein; Um ein ausgeglichenes Kraftsystem zu erhalten, muss die nach außen wirkende Zentrifugalkraft einbezogen werden.
Die Zentrifugalkraft kann erhöht werden, indem entweder die Rotationsgeschwindigkeit oder die Masse des Körpers erhöht wird oder indem der Radius verringert wird, der der Abstand des Körpers vom Mittelpunkt der Kurve ist. Das Erhöhen der Masse oder das Verringern des Radius erhöht die Zentrifugalkraft in direktem bzw. umgekehrtem Verhältnis, aber das Erhöhen der Drehzahl erhöht sie proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit; Das heißt, eine 10-fache Geschwindigkeitssteigerung, beispielsweise von 10 auf 100 Umdrehungen pro Minute, erhöht die Zentrifugalkraft um den Faktor 100. Die Zentrifugalkraft wird als Vielfaches von g ausgedrückt, dem Symbol für die normale Gravitationskraft (genau genommen) die Erdbeschleunigung). Zentrifugalfelder von mehr als 1.000.000.000 g wurden im Labor mit Geräten hergestellt, die als Zentrifugen bezeichnet werden.
