Hvad er en central styrke?
En central kraft er en kraft med en retning og styrke, der kun afhænger af et objekts centrum og afstanden fra dets centrum til et andet punkt. Retningen, som en central kraft virker på, skal være langs den linje, der forbinder objektets centrum til det andet punkt, mens kraftens størrelse kun afhænger af afstanden eller radius mellem de to. Eksempler på centrale kræfter findes i tyngdekraften, den elektrostatiske kraft og kraften fra en fjeder. Kun to typer af centrale kræfter kan resultere i orbitalbevægelse: tyngdekraft og analog kraft.
Newtons lov om universel gravitation siger, at tyngdekraften mellem to genstande altid er rettet mod hinanden. Yderligere er størrelsen af styrken omvendt proportional med kvadratet på afstanden mellem objekterne - med andre ord, en fordobling af afstanden mellem objekterne vil resultere i en kraft, der kun er en fjerdedel så stærk. Når det ene objekt er meget mere massivt end det andet, opfylder arrangementet kriterierne for central styrke.
En analog central kraft er den elektrostatiske kraft mellem partikler med en elektrisk ladning. Ligesom tyngdekraften er den elektrostatiske kraft omvendt proportional med kvadratet på afstanden mellem to partikler. I modsætning til tyngdekraften er elektrostatiske interaktioner imidlertid proportional med produktet af deres ladninger snarere end deres masser. De har også en tendens til at dominere på meget små skalaer. Matematisk set følger størrelsen af tyngdekraften og den elektrostatiske kraft imidlertid begge den omvendte kvadratlov .
En anden form for central kraft kan være resultatet af interaktion mellem en fjeder og et objekt. Kraften, der frembringes af en fjeder, er proportional med afstanden, som fjederen strækkes fra sin ligevægtslængde. At strække en fjeder to gange afstanden fra dens ligevægtslængde vil resultere i en attraktiv kraft dobbelt så stærk. Denne form for adfærd er kendt som Hookes lov og ses ikke kun i fjedre, men i ethvert lineært elastisk materiale - inklusive de fleste faste metaller. Når en fjeder eller passende materiale er forankret i et center, kan det også opfylde kriterierne for en central styrke.
Selvom det at øge afstanden mellem genstande eller partikler har en meget anden virkning i systemer, der styres af den omvendte kvadratlov kontra Hookes lov, vil begge disse centrale kræfter give lukket orbitalbevægelse. Planeter kredser om solen på grund af tyngdekraften, en central kraft, der er underlagt den omvendte kvadratlov. Tilsvarende kan ladede partikler omløbe et modsat ladet center på grund af den elektrostatiske kraft. En noget mindre kendt kendsgerning er, at en centralt forankret fjeder, når andre kræfter er ubetydelig, kan forårsage, at en genstand kredser om midten. Simpel harmonisk bevægelse er et sådant eksempel, der er begrænset til kun at bevæge sig langs en dimension.