voimat ja Inertia

keskipakovoima ei ole ”todellinen” voima — taipumus lentää ulospäin havaitaan, koska suorassa linjassa liikkuvat kappaleet pyrkivät jatkamaan kulkuaan suorassa linjassa. Tätä kutsutaan inertiaksi, ja se tekee kappaleista vastustuskykyisiä sille voimalle, joka saa ne liikkumaan käyrässä.

keskihakuvoima on ”todellinen” voima. Se houkuttelee kohdetta kohti keskustaa ja estää sitä ”lentämästä ulos”. Keskihakuvoiman lähde riippuu kyseisestä kohteesta. Kiertoradalla olevilla satelliiteilla voima tulee painovoimasta. Jos esinettä heilutetaan ympäri köydellä, keskihakuvoima saadaan köydessä olevasta jännityksestä, ja pyörivälle kappaleelle voima saadaan sisäisestä jännityksestä. Kaarta pitkin liikkuvassa autossa keskihakuvoima tulee auton renkaiden ja tien välisestä kitkasta.

jos kappale pyörii oikein, sekä keskipako-että keskihakuvoimat ovat yhtä suuret, joten kappale ei liiku pyörimiskeskusta kohti eikä siitä ulospäin. Se säilyttää jatkuvan etäisyyden keskustasta.

suunta

keskihakuvoiman suunta ja nopeus

keskihakuvoima suuntautuu sisäänpäin, kohteesta pyörimiskeskipisteeseen. Teknisesti se on suunnattu kohtisuoraan kappaleen nopeuteen, kohti polun hetkellisen kaarevuuskeskuksen kiinteää pistettä.

keskipakoisvoima suuntautuu ulospäin; samaan suuntaan kuin kappaleen nopeus. Ympyräliikkeessä nopeus missä tahansa ajankohdassa on liikekaaren tangentilla.

kaava

molemmat voimat lasketaan samalla kaavalla:

missä ac on keskihakukiihtyvyys, m on kappaleen massa, joka liikkuu nopeudella v pitkin polkua, jonka kaarevuussäde on r.

keskipakovoima vs. Esimerkkejä keskihakuvoimasta

joitakin yleisiä esimerkkejä keskipakoisvoimasta työssä ovat renkaan päältä lentävä muta ja lapset tuntevat voiman työntävän heitä ulospäin pyöriessään liikenneympyrässä.

merkittävä esimerkki keskihakuvoimasta on satelliittien pyöriminen planeetan ympäri.

Roller Coaster,an example of Centripetal force in action

A satellite orbiting the planet by applying the centripetal force.

Keskihakuvoiman havainnollistaminen (punaisella vektorilla merkitty FT, köyden jännitysvoima). Kun köysi katkaistaan, keskihakuvoima (jännitys köydessä) ei enää vaikuta kohteeseen. Joten se ei enää pidä että pyöreä polku FT ja lentää pois tangentti.

sovelluksia

tietoa keskipako-ja keskihakuvoimista voidaan soveltaa moniin arkisiin ongelmiin. Sitä käytetään esimerkiksi teitä suunniteltaessa estämään liukumista ja parantamaan pitoa kaarteissa ja ajorampeissa. Se mahdollisti myös sentrifugin keksimisen, joka erottaa nesteeseen ripustetut hiukkaset pyörittämällä koeputkia suurilla nopeuksilla.