Sile pri kružnom kretanju

Zdravko Mutin

Centripetalno ubrzanje

Tangencijalna brzina za svaku tačku kružnice ima drugačiji pravac i smer (pravac tangente) – menja se. Ako se menja vektor brzine mora postojati ubrzanje. Otuda kažemo da 

Svako kretanje po kružnici jeste ubrzano kretanje.

Ovo ubrzanje se razlikuje od tangencijalnog ubrzanja, jer postoji čak i ako se intenzitet tangencijalne brzine ne menja. Naziva se centripetalno ubrzanje.

Vektorska razlika bilo koje dve tangencijalne brzine: Δv ima pravac poluprečnika, a smer ka centru kruga. Otuda i centripetalno ubrzanje (koje je po definiciji promena brzine u jedinici vremena,) ima pravac poluprečnika, a smer ka centru kruga. Intenzitet centripetalnog ubrzanja dat je izrazom:

$$a=\frac{v^{2} }{r}$$

Postojanje centripetalnog ubrzanja, na osnovu drugog Njutnovog zakona, sugeriše da kod ravnomernog kružnog kretanja mora postojati neka sila, koja to ubrzanje uzrokuje. U opštem slučaju ova sila se naziva centripetalna sila, ima pravac poluprečnika i smer ka centru kruga. Intenzitet centripetalne sile je na osnovu drugog Njutnovog zakona:

$$F_{c} = m\cdot \frac{v^{2} }{r} $$

Centripetalna sila je opšti naziv za silu koja vuče ka centru kruga.

U stvarnosti, kružno kretanje izaziva neka centralna sila (gravitaciona, elektrostatička, sila zatezanja konca …), savijajući putanju tela koje se kreće i terajući ga na taj način da se kreće u krug. Ova centralna sila preuzima ulogu centripetalne sile.

Inercijalna reakcija tela na centripetalnu silu naziva se centrifugalna sila. Ova sila je istog pravca i intenziteta kao i centripetalna sila, ima njoj suprotan smer i direktna je posledica prvog Njutnovog zakona, gde se telo opire zakrivljavanju putanje, koje izaziva centripetalna sila. Iako se javlja kao posledica delovanja centripetalne sile, striktno poštujući III Njutnov zakon, ne možemo reći da je centrifugalna sila sila reakcije, jer sile akcije i reakcije po III Njutnovom zakonu nikada ne deluju na jedno te isto telo.

Kretanje Meseca oko Zemlje uzrokovano je delovanjem gravitacionog privlačenja Zemlje i Meseca, te možemo reći da je gravitaciona sila Zemlje centripetalna sila koja uzrokuje kružno kretanje Meseca oko Zemlje. 

Inercijalni i neinercijalni sistemi

Inercijalni sistem je onaj sistem koji miruje ili se kreće ravnomerno pravolinijski. U takvom sistemu važi Njutnov zakon inercije, kao i ostali zakoni mehanike. Ukoliko se sistem kreće ubrzano radi se o neinercijalnom sistemu, u kojem Njutnovi zakoni mehanike ne važe direktno, već se moraju korigovati. Primer neinercijalnog sistema je platforma koja se obrće, jer je svako kružno kretanje ubrzano. U takvom sistemu javljaju se sile, za koje se  uzrok ne može pronaći unutar sistema.  Centrifugalna sila, posmatrana iz sistema koji rotira, je inercijalna sila (pseudo sila), jer joj se uzrok nalazi u ubrzanom (rotacionom) kretanju celog sistema. Ista sila posmatrana van sistema koji rotira se interpretira kao sila inercije, odnosno težnja tela da zadrži stanje mirovanja ili pravolinijskog kretanja.

One Response

  1. […] kružno kretanje uzrokovano je nekom centralnom silom, koju u opštem slučaju zovemo centripetalna sila. Njutnov drugi zakon za centripetalnu silu daje […]

Leave a Reply