Centripetalkraft – Enkel förklaring med enhet, formel och exempel!

Tänk dig att du kör bil i en rondell som är helt rund och har radien r. Då är centripetalkraften en kraft som riktar sig rakt in mot centrum av cirkeln. Centripetalkraften är kraften som hållet objektet (bilen) på en bana runt i rondellen.

Centripetalkraften påverkas av hastigheten, massan och avståndet från den fasta punkten (ofta centrum av en cirkel) för objektet (ex. bilen). Desto snabbare bilen rör sig, desto mer kraft behövs för att hålla den på sin bana. Ju tyngre bilen är, desto mer kraft krävs också. Ju närmare bilen är den fasta punkten (centrum på cirkeln), desto mindre kraft krävs för att hålla den på sin bana.

Ett exempel från verkligheten är en karusell. När den roterar snabbt runt mittpunkten, känner du kraften som drar dig inåt mot mittpunkten. Kraften kallas för centripetalkraft.

Det är viktigt att förstå centripetalkraften för att förstå hur objekt i rörelse beter sig. Kraften påverkas allt ifrån planeters och satelliters banor och deras interaktioner med varandra till att hålla bilen kvar i rondellen när man svänger.

Centripetalkraft i vardagen – 4 olika exempel

1. En bil som kör runt en kurva: När bilen kör runt en kurva uppstår en centripetal kraft som pressar bilen mot insidan av kurvan, håller bilen på vägen och förhindrar den från att skena ut.
2. En karusell: När en karusell snurrar skapar centripetalkraften en kraft som drar folk utåt, mot kanten av sätena, och håller dem på plats.
3. En hund som går runt en stolpe med en lina, hålls den på rätt bana av centripetalkraft.
4. Satelliter: Satelliter hålls på sin bana kring en planet genom centripetalkraften.

Formel

Formeln för centripetalkraft får vi om vi ersätter accelerationen i Newtons andra lag med formeln för centripetalaccelerationen.

[latexpage]
Centripetalacceleration
$$
a_c=\frac{v^2}{r}=\frac{4 \pi^2 r}{T^2}=\omega^2 \cdot r
$$
Centripetalkraft
$$
F_c=m \cdot a_c \quad
$$

Där a_c = centripetalaccelerationen, m = massan, v = banfart, r = radie, T = periodtid, w = vinkelhastighet, m = massa

Enhet

Enheten för centripetalkraft är Newton. Precis som för alla de andra krafterna.

Vanliga missförstånd om centripetalkraften

• Det är vanligt att tro att centripetalkraften är en främmande kraft (yttre kraft) som verkar på ett objekt, men det är i själva verket en inre kraft som uppstår som ett resultat av objektets rörelse.
• Det är också vanligt att tro att centripetalkraften är en följd av gravitationen, men det är inte sant. Centripetalkraften uppstår som en konsekvens av objektets rörelse i en rund bana, och är inte direkt relaterad till gravitationen.
• Dessutom är det vanligt att tro att centripetalkraften verkar i en riktning som pekar inåt, men det är inte riktigt sant. Centripetalkraften verkar alltid i riktningen mot mitten av den runda bana (oftast centrum av en cirkel).

Exempeluppgift

En bil med en massa på 1000 kg kör med en hastighet på 60 km/h runt en rondell med en radie på 100 m. Beräkna centripetalkraften som bilen utsätts för.

Lösningsförslag:

Först behöver vi omvandla hastigheten från km/h till m/s, 60/3,6 ger hastigheten i m/s = 16,67 m/s.

Centripetalkraften kan då beräknas genom formeln: Fc = m * a . Som finns ovan, där m är massan och a är centripetalaccelerationen, som i sin tur beräknas genom formeln: a = v^2 / r.

Där v är hastigheten och r är radien.

a = (16.67^2) / 100 = 27.78 m/s^2.

Och därefter: Fc = 1000 * 27.78 = 27,780 N.

Svar: Centripetalkraften är 27,780 N.