Was ist zentripetale Beschleunigung?
Die zentripetale Beschleunigung gibt an, wie schnell sich die Tangentialgeschwindigkeit oder die Geschwindigkeit ändert, mit der sich ein umkreisender Körper bewegt. Sie enthält sowohl die Größe als auch die Richtung der Änderung der Tangentialgeschwindigkeit. Wenn sich ein Objekt mit kreisenden Bewegungen bewegt, zeigt die Beschleunigung immer direkt auf den Mittelpunkt des Kreises. Sie hat eine Größe, die mit der Winkelgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit des Objekts zusammenhängt.
Wenn sich ein Körper in einer geraden Linie bewegt, beschreibt seine Beschleunigung, wie schnell sich seine Geschwindigkeit ändert. Wenn sich ein Objekt auf einer Kreisbahn bewegt, erklärt die zentripetale Beschleunigung, wie schnell sich seine Tangentialgeschwindigkeit ändert. Die Tangentialgeschwindigkeit ist ein Maß dafür, wie schnell das Objekt die Richtung ändert oder sich um den Kreis bewegt, sowie die tatsächliche Geschwindigkeit, mit der es sich bewegt.
Die zentripetale Beschleunigung ist ein Vektor, dh sie hat sowohl eine Größe als auch eine Richtung. Die Richtung zeigt immer nach innen zum Mittelpunkt des Kreises, da dies die Richtung ist, in der ein rotierendes Objekt immer beschleunigt. Dies ist oftmals ein verwirrendes Konzept, da ein Objekt, das sich kreisförmig bewegt, scheinbar nicht in Richtung des Kreismittelpunkts beschleunigt. Dies liegt daran, dass nach Newtons Gesetzen die Beschleunigung eines Objekts immer in der Richtung erfolgt, in der die Kraft wirkt. Damit sich ein Objekt in einem Kreis bewegen kann, muss eine Kraft vom Mittelpunkt des Kreises ausgehen. Dies ist also die Richtung der Beschleunigung.
In der Mathematik ist die Größe der Kreisbeschleunigung proportional zur Geschwindigkeit des Objekts und zum Quadrat seiner Winkelgeschwindigkeit. Die Winkelgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich der Winkel des Objekts ändert. Dies bedeutet, dass die zentripetale Beschleunigung mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit dramatisch zunimmt.
Die Zentripetalbeschleunigung steht in engem Zusammenhang mit der Zentripetalkraft. Nach Newtons Gesetzen ist die Zentripetalkraft gleich der Zentripetalbeschleunigung multipliziert mit der Masse des Objekts. Mit anderen Worten, die Zentripetalkraft ist die Gesamtkraft, die auf ein Objekt einwirkt und bewirkt, dass es sich in einem Kreis bewegt.
Ein Beispiel für eine Kreisbewegung ist der Mond, der die Erde umkreist. Während der Mond umkreist, ist er einer Kraft ausgesetzt, die aus der Schwerkraft der Erde resultiert. Dies bedeutet, dass es ständig auf die Erde „fällt“ und daher eine zentripetale Beschleunigung aufweist, die auf den Erdmittelpunkt zeigt, obwohl es genügend Geschwindigkeit behält, um in einer kreisförmigen Umlaufbahn zu bleiben.