Forze e inerzia

La forza centrifuga non è una forza “reale” — la tendenza a volare verso l’esterno si osserva perché gli oggetti che si muovono in linea retta tendono a continuare a muoversi in linea retta. Questo è chiamato inerzia, e rende gli oggetti resistenti alla forza che li fa muovere in una curva.

La forza centripeta è una forza “reale”. Attrae l’oggetto verso il centro e gli impedisce di “volare”. La fonte della forza centripeta dipende dall’oggetto in questione. Per i satelliti in orbita, la forza viene dalla gravità. Se un oggetto viene oscillato su una corda, la forza centripeta è fornita dalla tensione nella corda, e per un oggetto rotante, la forza è fornita dallo stress interno. Per un’auto che si muove lungo un arco, la forza centripeta deriva dall’attrito tra le gomme dell’auto e la strada.

Se un oggetto ruota correttamente, entrambe le forze centrifughe e centripete saranno uguali, quindi l’oggetto non si muoverà verso il centro di rotazione o verso l’esterno da esso. Manterrà una distanza costante dal centro.

Direzione

Direzione della forza centripeta e la velocità

La forza centripeta è diretto verso l’interno, dall’oggetto al centro di rotazione. Tecnicamente, è diretto ortogonale alla velocità del corpo, verso il punto fisso del centro istantaneo di curvatura del percorso.

La forza centrifuga è diretta verso l’esterno; nella stessa direzione della velocità dell’oggetto. Per il movimento circolare, la velocità in un dato punto nel tempo è tangente all’arco di movimento.

Formula

Entrambe le forze sono calcolati utilizzando la stessa formula:

dove ac è l’accelerazione centripeta, m è la massa dell’oggetto, si muove a velocità v lungo un percorso con raggio di curvatura r.

Centrifughe vs Esempi di forza centripeta

Alcuni esempi comuni di forza centrifuga sul lavoro sono il fango che vola da un pneumatico e i bambini che sentono una forza spingendoli verso l’esterno mentre girano su una rotatoria.

Un importante esempio di forza centripeta è la rotazione dei satelliti attorno a un pianeta.

Roller Coaster,an example of Centripetal force in action

A satellite orbiting the planet by applying the centripetal force.

Illustrazione della forza centripeta (vettore rosso etichettato FT, la forza di tensione nella corda). Quando la corda viene tagliata, la forza centripeta (tensione nella corda) non agirà più sull’oggetto. Quindi non sarà più tenuto in quel percorso circolare da FT e volerà via su una tangente.

Applicazioni

La conoscenza delle forze centrifughe e centripete può essere applicata a molti problemi quotidiani. Ad esempio, viene utilizzato nella progettazione di strade per prevenire lo slittamento e migliorare la trazione su curve e rampe di accesso. Ha anche permesso l’invenzione della centrifuga, che separa le particelle sospese nel fluido ruotando le provette ad alta velocità.