Hoppa till innehållet

Centripetalkraft

Från GuldWiki
Version från den 25 februari 2013 kl. 11.37 av Dan Olsson (diskussion | bidrag) (1 version)
(skillnad) ← Äldre version | Nuvarande version (skillnad) | Nyare version → (skillnad)

Centripetalkraften är den yttre kraft som får ett föremål att följa en cirkulär bana med en konstant rotationshastighet och är riktad mot den cirkulära banans centrum. Detta innebär ett villkor för kraften och specificerar inte kraftens natur. Kraften kan till exempel vara av gravitationell eller elektromagnetisk karaktär. Termen centripetal kommer från latinets centrum och petere ("dras mot").

Centripetalkraften verkar alltid vinkelrätt mot ett objekts rörelseriktning. För det fall då ett objekt rör sig med varierande hastighet i en cirkulär bana kan den nettokraft som påverkar objektet delas upp i två mot varandra vinkelräta komponenter som dels ändrar objektets riktning (centripetalkraften) och en tangentiell som ändrar objektets hastighet.

Centripetalkraft skall inte sammanblandas med begreppet centralkraft. Centrala krafter är en klass av fysikaliska krafter som uppfyller två villkor: (1) deras storlek beror endast på avståndet mellan objekten och (2) deras riktning sammanfaller med riktningen av den linje som förbinder objektens centra. Exempel på centrala krafter är den gravitationella kraften mellan två massor och den elektrostatiska kraften mellan två laddningar. Den centripetala kraft som håller ett objekt i en cirkulär bana är ofta en centralkraft.

Beräkning av centripetalkraften

Cirkel framställd med parametern t
Vektorframställning av centripetalaccelerationen

För en rörelse i xy-planet kan accelerationen med avseende på x- och y-axlarna skrivas som

<math>{a}_{x} = \frac{d^2{x}}{dt^2}</math>
<math>{a}_{y} = \frac{d^2{y}}{dt^2}</math>

Den totala accelerationen kan skrivas

<math>a = \sqrt{{a}_{x}^2 + {a}_{y}^2}</math>

Ekvationen för en cirkel kan skrivas som

<math>x = r\ \cos\omega t</math>
<math>y = r\ \sin\omega t</math>

där <math>\ r</math> är banans radie och <math>\ \omega</math> är vinkelhastigheten i radianer per tidsenhet. Detta ger

<math>{a}_{x} = -\ r\ \omega^2\cos\omega t</math>
<math>{a}_{y} = -\ r\ \omega^2 \sin\omega t</math>

och

<math>{a}_{centripetal} = r\ \omega^2</math>

Enligt Newtons andra lag <math>F = ma</math> erhåller vi då

<math>{F}_{centripetal} = m\ r\ \omega^2</math>

Kraften och accelerationen kan även skrivas

<math>{F}_{centripetal} = m {v^2 \over r}</math>
<math>{a}_{centripetal} = {F \over m} = {v^2 \over r}</math>.

där <math>v\ </math> är objektets hastighet i m/s

Centripetalkraften kan även beräknas med hjälp av vektorer. Accelerationen kan skrivas

<math>

\mathbf{a}_{centripetal} = \frac{d\mathbf{v}}{dt} = \boldsymbol\omega \times \frac{d\mathbf{r}}{dt} = \boldsymbol\omega \times \mathbf{v} = \boldsymbol\omega \times (\boldsymbol\omega \times \mathbf{r}) </math>

vilket ger centripetalkraften

<math>

\mathbf{F}_{centripetal} = m\ \mathbf{a}_{centripetal} = m\ \boldsymbol\omega \times (\boldsymbol\omega \times \mathbf{r}) </math>

Se även

am:አዙሪት ጉልበት ar:قوة جذب مركزي be-x-old:Нармальнае паскарэньне bg:Центростремителна сила ca:Força centrípeta cs:Dostředivá síla sn:Fosi yeRutondapakati cy:Grym mewngyrchol da:Centripetalkraft de:Zentripetalkraft et:Tsentripetaaljõud el:Κεντρομόλος δύναμη en:Centripetal force es:Fuerza centrípeta eo:Centripeta forto fa:نیروی مرکزگرا fr:Force centripète gl:Forza centrípeta ko:구심력 id:Gaya sentripetal is:Miðsóknarafl it:Forza centripeta he:כוח צנטריפטלי ht:Fòs santripèd lv:Centrtieces spēks lt:Įcentrinė jėga hu:Centripetális gyorsulás ml:അഭികേന്ദ്രബലം ms:Daya memusat nl:Middelpuntzoekende kracht ja:向心力 no:Sentripetalkraft nn:Sentripetalkraft oc:Fòrça centripèta pl:Siła dośrodkowa pt:Força centrípeta ru:Центростремительная сила simple:Centripetal force sk:Dostredivá sila sl:Centripetalna sila ckb:ھێزی بەرەوناوەند su:Gaya séntripétal fi:Keskihakuvoima tr:Merkezcil kuvvet uk:Доцентрова сила ur:مرکز مائل قوت vi:Lực hướng tâm zh:向心力