Centripetale en centrifugale krachten

[Jona444]

Volgens mijn handboek:

Een cirkelvormige baan veronderstelt steeds dat er een centripetale of middelpuntzoekende kracht wordt uitgeoefend op de roterende massa. Deze kracht is steeds gericht volgens de voerstraal, naar het middelpunt van de cirkel toe. De roterende massa veroorzaakt op haar beurt een reactiekracht die even groot is en tegengesteld is aan de centripetale kracht. Deze laatste wordt de centrifugale of middelpuntvliegende kracht genoemd. Het samenspel van deze twee krachten verklaard het bestaan van de cirkelvormige baan.

Nu wekt deze tekst bij mij 2 vragen op:

1) Men zegt dat er voor elke opgewekte centripetale kracht een centrifugale kracht ontstaan die even groot is en tegengesteld.

Nu weet ik uit ervaring, dat als ik een emmer met water heel hard ronddraai rond mijn arm, dat de inhoud van de emmer nooit zal vallen, door de centrifugale kracht. is de centripetale kracht dan de zwaartekracht?

2) Het samenspel van deze twee krachten verklaard het bestaan van de cirkelvormige baan.

Stel nu, de aarde en de maan, vormen beiden een cirkelvormige baan. De maan valt niet op de aarde omdat het genoeg snelheid heeft, vergelijk met de emmer met water. Het is dus toch de snelheid van de maan die ervoor zorgt dat er een cirkelvormige baan wordt gevormd en niet de centrifugale en centripetale kracht?

Ik hoop dat iemand mij deze twee krachten wat kan verduidelijken want ik vind dit een zeer interessant hoofdstuk en ik loop er al een paar dagen over te piekeren.

Groetjes!

[Jona444]

Och voor ik het vergeet:

auto door een scherpe bocht is gegaan: alles in de auto wordt naar buiten toe geslingerd.

Dit is een centrifugale kracht, ik zie niet in waarom er een centripetale kracht aan te pas komt. Het handboek zegt nochtans dat een centripetale kracht altijd een centrifugale opwekt?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

Groetjes

[Cardin94]

Volgens mij.

1: op het moment van het rondslingeren is deze centrifugale kracht "sterker" dan de zwaartekracht.

Als je naar een rondslingerende emmer kijkt (deze zelf niet rond zal draaien). Moet je concluderen dat er een centripetale kracht is en deze is gericht naar het centrum (degene die ronddraaid). De term centripetaal slaat alleen op het feit dat deze kracht naar het centrum van een cirkel gericht is en staat derhalve loodrecht op de draairichting.

De maan maakt grofweg een cirkelbeweging rond de aarde, hierbij is de centripetale kracht niets anders dan de gravitatiekracht tussen de maan en de aarde.

Als een wagen een bocht neemt, is de centripetale kracht de kracht die geleverd wordt door de wrijving tussen de banden weg. En deze is wel degelijk aanwezig. De mensen in de auto voelen dat zij naar buiten worden gedrukt, dit komt niet door de centrifugale kracht maar door de 1e wet van newton (geloof ik), de mensen willen rechtdoor in plaats van de bocht in. Dit komt doordat mensen relatief los in de auto zitten. De mensen in de auto omschrijven dit als een centrifugale kracht (dit is echter wel subjectief).

centrifugale kracht is een midelpunt zoekende kracht als je de emmer zal loslaten zal deze rechtdoorvliegen. Bij een centrifugale kracht hoor dus een centripetale kracht actie=-reactie.

Als ik het fout heb hoor ik het graag, maar dit geeft volgens mij een redelijk beeld.

[Jona444]

Hallo

Bedankt voor je reactie

Ik denk wel dat dit alles wat verduidelijkt

Groetjes

[aadkr]

Voor elke centripetale kracht zal er inderdaad een centrifugale kracht ontstaan.

Dat klopt volgens mij.

De tweede uitspraak is volgens mij lariekoek. Die centrifugale kracht heb je helemaal niet nodig om een eenparige cirkelbeweging te kunnen verklaren.

De vraag die je steld , is niet zo simpel. Daarom lijkt het me handig om deze vraag stap voor stap te beantwoorden.

Laten we het voorbeeld nemen van een puntvormige massa ( een stalen bolletje) ,wat aan een touw wordt rondgeslingerd met een constante hoeksnelheid .( je mag ook zeggen: een constant toerental of constante omtreksnelheid ) , en laten we de zwaartekracht even wegdenken.

Dan zal het touw op het stalen bolletje een centripetale kracht (middelpuntzoekende kracht) uitoefenen , en zal het stalen bolletje op zijn beurt een centrifugaal kracht uitoefenen op het touw.

Dat laatste volgt uit de derde wet van Newton. Probeer eerst inzicht te krijgen in deze derde wet van Newton.

[Jona444]

Als ik er dan over nadenk, dan is het ronddraaien van het stalen bolletje gewoon te weiten aan de snelheid. Als we het touw zouden loslaten, dan zal het bolletje samen met het touw de lucht invliegen. Het wegvliegen van het bolletje met het touw is dan te weiten aan de centrifugale kracht, veroorzaakt door de centripetale kracht (het ronddraaien).

Is het daarom correct om te zeggen dat de centrifugale kracht eigenlijk de snelheid is waarmee het bolletje ronddraait?

Ik verduidelijk:

De Centrifugale kracht en de centripetale kracht zijn recht evenredig:

Ik Laat het touw met stalen bolletje met grote snelheid ronddraaien, laat ik het los, dan zal de centrifugale kracht ervoor zorgen dat het bolletje met touw wegvliegt.

is dit gelijk aan:

Ik Laat het touw met stalen bolletje met grote snelheid ronddraaien, laat ik het los, dan zal de snelheid ervoor zorgen dat het bolletje met touw wegvliegt.

Dit is mijn interpretatie van deze twee krachten. Ik ben slechts een amateur op het vlak van fysica dus kan ik evengoed mis zijn en ik apprecier ten zeerste een correctie (indien mijn stelling juist is)

Groetjes

De snelheid = Centrifugale kracht (van het middelpunt weg?)

[Heezen]

Volgens mij:

Als een voorwerp, ronddraait rond iets, met een constante snelheid, verandert de snelheid weliswaar niet, maar de richting van de snelheid verandert continu, omdat het rondjes draait.

Er is dus wél een versnelling, dus moet er een kracht zijn die deze versnelling veroorzaat>> Centripetale kracht ( gericht naar de middelpunt toe).

De straal van de rondjes die het voorwerp maakt, blijft gelijk. Er moet hierdoor een kracht zijn die de centripetale kracht compenseert>> Centrifugale kracht. ( uiteraard van de middelpunt af gericht.)

Let op! Als er een centrifugale kracht is, is er altijd ook een centripetale kracht! Deze twee krachten werken samen ( 3e wet newton).

[aadkr]

Sorry, maar je redenering is volgens mij niet goed.

In mijn voorbeeld slingeren we een stalen bolletje aan een touw rond. Het bolletje draait rond in een plat vlak ,wat parallel loopt aan het aardoppervlak. Het is de combinatie van de constante omtreksnelheid en de constante middelpuntzoekende kracht, die ervoor zorgen dat het stalen bolletje een eenparige cirkelbeweging beschrijft. Als je het touwje loslaat, dan zal de centripetale kracht die op het bolletje werkt , nul worden. Dan werkt er dus geen kracht meer op het bolletje. ( we hadden de zwaartekracht immers weggelaten). Dan werkt er dus ook geen versnelling meer op het bolletje. Op het moment van loslaten, had het bolletje een omtreksnelheid v , die (laten we aannemen) naar het noorden is gericht. Als je dus het touwtje loslaat, dan blijft deze snelheidsvector constant ( in grootte en in richting) . Het bolletje zal dan met constante snelheid v naar het noorden bewegen. ( doordat de zwaartekracht geen rol speelt ,zal het bolletje dus niet naar de aarde vallen, maar op constante hoogte van het aardoppevlak voortbewegen.

[*gast_cardin94_*]

de snelheid is het resultaat van het rondslingeren van het bolletje dit is niet de kracht op zichzelf (snap je). Als je loslaat komt de centripetale kracht te vervallen en zal het bolletje rechtdoor vliegen (1e wet van newton). Door de gegeven snelheid vliegt het balletje weg. De krachten die je op het bolletje uitoefent door het ronddraaien zullen wegvallen op het moment van loslaten. Er zullen dan weer andere krachten optreden. De snelheid neemt af en de bal zal als de snelheid niet te hoog is weer op de grond vallen.

De snelheid = Centrifugale kracht (van het middelpunt weg?) dit is dus niet juist.

Centrifugale kracht is opgebouwd uit een aantal gegevens en de snelheid is er 1 van.

[aadkr]

Het is juist het ontbreken van de centripetale kracht, die ervoor zorgt dat het bolletje met constante snelheid wegvliegt.

De centrifugaalkracht speelt helemaal geen rol bij het verklaren van de eenparige cirkelbeweging. Ik wil dat vanavond wel aantonen door middel van een wiskundige afleiding.

[Morzon]

Tja het ligt er volgens mij aan hoe je het systeem bekijkt. Centrifugalekracht is zegmaar waarnemerafhankelijk. Een persoon op een draaiend platform die een bal rustig op het platform zet, zal de centrifiguaalkracht moeten introduceren (om t everklaren waarom de bal naar de rand toe beweegt) om de wetten van newton t ekunnen gebruiken in een niet-inertiaalstelsel. Terwijl een persoon die niet op het draaiend platform staat, makkelijk zonder centrifugaalkracht te gebruiken kan verklaren waarom de bal zo beweegt zoals het doet..

Edit: Een centrifugaalkracht is dan ook een fictiekracht/pseudokracht.

[aadkr]

Ik denk dat het de bedoeling is, dat we het bekijken vanuit een stelsel waarbij een stilstaande waarnemer het stalen kogeltje een eenparige cirkelbeweging ziet maken.

[Jan van de Velde]

Ik denk dat het de bedoeling is, dat we het bekijken vanuit een stelsel waarbij een stilstaande waarnemer het stalen kogeltje een eenparige cirkelbeweging ziet maken.

Zeker en vast, gezien het niveau van de vraag. Breng Jona444 aub niet vreselijk in de war met inertiaalstelsels en zo. Even hurken, heren......

Maak eerst maar eens duidelijk dat er eigenlijk niet zoiets is als een centrifugaalkracht, en dat dat water alleen maar in zijn emmer blijft als gevolg van een centripetaalkracht. En dat niet de snelheid van de maan zorgt voor een cirkelvormige baan, maar juist die centripetaal- (hier: zwaarte-) kracht er voor zorgt dat de maan niet gewoon rechtdoor gaat maar in een cirkelvormige baan komt.

[Morzon]

In dat geval heb je dus geen centrifugaalkracht nodig om de eenparige cirkelbeweging te beschrijven.

Dus als het balletje een eenparig cirkelbeweging beschrijft dan oefent je hand op het touw en het touw op de bal een kracht uit die naar het middelpunt is gericht. De kracht is naar het middelpunt gericht omdat de snelheidverandering (versnelling) in die richting is. De groote van deze kracht is wiskundig af te leiden:

\(F=\frac{mv^2}{r}\)

[1].

Misschien nodig om op te merken: de reactie kracht (3e wet Newton) die de bal op het touw en dhet touw op je hand uitoefent is even groot en tegengesteld gericht op die kracht ([1]), maar dat heeft niks met de kracht te maken die bal (en touw) doet rond slingeren.

[Jona444]

Wel ik denk dat we nu komen tot de kern van mijn probleem. Jullie zeggen dat een centrifugale kracht niet nuttig is om een cirkelbeweging te omschrijven. Mijn cursus zegt dat het samenspel van beide krachten een cirkelbeweging veroorzaken. De rol van de centripetale kracht kan ik hier inderdaad in terugvinden (de zwaartekracht), maar niet de rol van de centrifugale kracht. En toch zou deze moeten aanwezig zijn, omdat deze krachten namelijk tegelijkertijd voorkomen?

Groetjes