Центробежная сила
Центробежная сила — это кажущаяся сила, которую наблюдают во вращающейся вместе с телом системе отсчёта. Она направлена от оси вращения и объясняет, почему в такой системе тело как будто стремится удалиться от центра.
Во вращающейся системе отсчёта тело покоится или движется иначе, чем в инерциальной системе. Поэтому к реальным силам добавляют центробежную силу. Она не возникает из взаимодействия тел: это результат выбора системы отсчёта, то есть проявление инерции.
Здесь \(m\) — масса тела, \(\omega\) — угловая скорость вращения, \(r\) — расстояние от оси вращения. В векторной форме: \(\vec F_{\text{цб}}=-m\,\vec\omega\times(\vec\omega\times\vec r)\). Направление силы — от оси. Единица силы в СИ — ньютон (Н).
Автобус поворачивает налево. В системе отсчёта автобуса пассажир отклоняется вправо, будто его толкает сила от центра поворота. Это проявление центробежной силы. В земной, приблизительно инерциальной системе пассажир по инерции стремится сохранять прямолинейное движение, а автобус уходит в сторону.
Центростремительное ускорение направлено к центру и характеризует движение тела по окружности в инерциальной системе. Центробежная сила направлена от центра и появляется только при рассмотрении движения во вращающейся системе. Это не пара сил действия и противодействия.
Куда направлена центробежная сила для тела, покоящегося на вращающейся платформе?
Центробежную силу рассматривают как часть описания ускоренной системы отсчёта. Например, во вращающейся лаборатории она позволяет объяснить натяжение нити, прижатие тела к стенке или распределение жидкости в сосуде.
Главное
- Центробежная сила — кажущаяся сила инерции во вращающейся системе отсчёта.
- Она направлена от оси вращения и вычисляется по формуле \(F_{\text{цб}}=m\omega^2r\).
- Не следует путать её с центростремительной силой, направленной к центру.