ההבדל העיקרי - כוח צנטריפוגלי מול צנטריפוגלי

ישנם כוחות הפועלים על כל אובייקט הנוסע בנתיב מעגלי. בהתאם לסוג מסגרת ההתייחסות שממנה נצפה האובייקט, כוחות עשויים להופיע על האובייקט בצורה שונה. ה ההבדל העיקרי בין הכוח הצנטריפוגלי לצנטריפטי הוא זה כוח צנטריפטלי פועל על האובייקט לכיוון מרכז הנתיב המעגלי. בניגוד, כוח צנטריפוגלי הוא כוח לכאורה הפועל על האובייקט בכיוון המפנה הרחק ממרכז המעגל. משקיף במסגרת התייחסות אינרציאלית אינו תופס כוח צנטריפוגלי. רק צופה במסגרת התייחסות מסתובבת המסתובב יחד עם האובייקט בתנועה מעגלית תופס כוח צנטריפוגלי.

מהו כוח צנטריפטלי

אובייקט מאיץ בכל פעם שהמהירות שלו משתנה. מכיוון שהמהירות היא כמות וקטורית, ניתן לשנות אותה על ידי שינוי גודלה (מהירות) או כיוון התנועה. כל אובייקט הנוסע בנתיב מעגלי משנה כל הזמן כיוון, מה שאומר שהוא מאיץ ללא הרף. על פי החוק השני של ניוטון, מכיוון שהאובייקט מאיץ עליו להיות בעל כוח שנוצר עליו. בהתחשב בייצוג הווקטורי של מהירות אובייקט הנע בנתיב מעגלי, ולאחר מכן החלת החוק השני של ניוטון על האצה זו, מצאנו כי הכוח הצנטריפטלי על אובייקט הנע בנתיב מעגלי פועל תמיד לעבר מרכז המעגל, וכי הכוח הצנטריפטלי הזה

יכול להינתן על ידי:

איפה

הוא המסה ו-

היא מהירות האובייקט, ו

הוא רדיוס הנתיב המעגלי של האובייקט.

מהו כוח צנטריפוגלי

שקול את האיש שעומד לבצע "זריקת פטיש" המוצג להלן:

זורק פטיש

כאשר זורק הפטיש מסובב את הפטיש, הוא מסתובב גם יחד עם הפטיש. במילים אחרות, הוא והפטיש נמצאים במסגרת התייחסות מסתובבת. כשהוא מביט בפטיש, הוא רואה (ביחס לעצמו) שהפטיש נייח. הוא מרגיש מתיחות בידית וכך הוא יודע שהפטיש מושך ממנו את הידית. עם החוק השלישי של ניוטון, הוא מסיק כי הידית בוודאי מושכת את הפטיש לעברו.

עם זאת, זורק הפטיש חושב שהפטיש נמצא במנוחה. הוא גם יודע שהפטיש נמשך לעברו, כך שעל פי החוק הראשון של ניוטון, הוא מסיק כי חייב להיות כוח נוסף הפועל על הפטיש, ומושך אותו ישירות ממנו. כוח זה הוא צנטריפוגלי: פירוש המילה "צנטריפוגלי" הוא שכוח נתפס זה מנסה להרחיק את האובייקט ממרכז הנתיב המעגלי של האובייקט (כמובן, זורק הפטיש אינו יודע שהפטיש נע בנתיב מעגלי, אבל אם היה מסביר מאוחר יותר את הכוחות שנתפש למישהו אחר שצפה בזריקת הפטיש ממסגרת התייחסות אינרציאלית, אותו אדם היה מזהה שהכוח ה"צנטריפוגלי "מצביע הרחק ממרכז הנתיב המעגלי).

הפטיש אינו במנוחה במסגרת התייחסות אינרציאלית. צופה המתבונן בפטיש ממסגרת התייחסות אינרציאלית יראה את הפטיש נוסע בנתיב מעגלי והם לא ימצאו כוח צנטריפוגלי. למעשה, אם תראו את הפטיש ממסגרת התייחסות אינרציאלית, הייתם מזהים שני כוחות הפועלים על הפטיש, המתח לאורך הידית ומשקל הפטיש:

כוחות הפועלים על הפטיש

המתח פועל לאורך ידית הפטיש, מושך את הפטיש פנימה לעבר המעגל בעוד הכבידה מנסה למשוך את הפטיש כלפי מטה. כוח צנטריפטלי הוא הכוח שנוצר לעבר המרכז. לדוגמה, אם זורק הפטיש מסתובב באותו הזמן בפטיש במעגל אופקי, אז הכוח שנוצר לעבר מרכז המעגל יהיה

.

הסרטון שלהלן דן גם בהבדל בין כוחות "צנטריפטליים" ל"צנטריפוגלים "לאובייקטים הנעים בנתיבים מעגליים:

כוח צנטריפוגלי נתפס לעתים קרובות ככוח "פיקטיבי" מכיוון שלא ניתן לצפות בו ממסגרת התייחסות אינרציאלית וגם מכיוון שאין "אינטראקציה" ממשית שאפשר להצביע עליה, על מנת להסביר את מקורו. עם זאת, לפעמים כדאי לדמיין כוחות צנטריפוגלים כאילו הם אמיתיים, במיוחד אם אתה מתכנן דברים שהופכים להיות חלק ממערכת מסתובבת!

ההבדל בין כוח צנטריפוגלי לצנטריפטאלי

אמיתי או פיקטיבי

כוח מרכזי הוא כוח אמיתי שהוא תוצאה של אינטראקציה פיזית.

כח צנטריפוגלי הוא כוח בדוי שנראה כי קיים כאשר מסתכלים על אובייקט מסתובב ממסגרת התייחסות אשר מסתובבת גם יחד עם האובייקט.

כיוון

כוח מרכזי פועל לכיוון מרכז הנתיב המעגלי.

כח צנטריפוגלי נראה כי הוא פועל בכיוון המצביע הרחק ממרכז הנתיב המעגלי.

הופעה במסגרות התייחסות אינרטיות

כוח מרכזי ניתן להתבונן מתוך מסגרת התייחסות אינרציאלית.

כח צנטריפוגלי לא ניתן להבחין במסגרת התייחסות אינרציאלית.

תמונה באדיבות

"לזרוק את הפטיש - Dornoch Highland Gathering 2007" מאת ג'ון הסלאם (יצירה משלו) [CC BY 2.0], באמצעות פליקר