Hva er en sentralstyrke?
En sentral kraft er en styrke med en retning og styrke som bare er avhengig av et objekts sentrum og avstanden fra sentrum til et annet punkt. Retningen som en sentral kraft virker, må være langs linjen som forbinder objektets sentrum til det andre punktet, mens styrkenes styrke bare avhenger av avstanden, eller radius, mellom de to. Eksempler på sentrale krefter er funnet i gravitasjonskraften, den elektrostatiske kraften og kraften fra en fjær. Bare to typer sentrale krefter kan føre til orbital bevegelse: gravitasjonskraft og analog kraft.
Newtons lov om universell gravitasjon sier at gravitasjonskraften mellom to gjenstander alltid er rettet mot hverandre. Videre er størrelsen på kraften omvendt proporsjonal med kvadratet på avstanden mellom objektene - med andre ord, en dobling av avstanden mellom objektene vil føre til at en styrke bare en fjerdedel er så sterk. Når det ene objektet er mye mer massivt enn det andre, oppfyller ordningen kriteriene for sentral styrke.
En analog sentral kraft er den elektrostatiske kraften mellom partikler med en elektrisk ladning. I likhet med gravitasjonskraften er den elektrostatiske kraften omvendt proporsjonal med kvadratet for avstanden mellom to partikler. I motsetning til tyngdekraften, er imidlertid elektrostatiske interaksjoner proporsjonale med produktet av ladningene deres, snarere enn massene deres. De har også en tendens til å dominere på veldig små skalaer. Matematisk sett følger omfanget av gravitasjonskraften og den elektrostatiske kraften begge den omvendte kvadratloven .
En annen type sentral kraft kan være resultatet av samspillet mellom en fjær og et objekt. Kraften som produseres av en fjær er proporsjonal med avstanden fjæren er strukket fra sin likevektslengde. Å strekke en fjær dobbelt så lang avstand fra likevektslengden vil resultere i en attraktiv kraft dobbelt så sterk. Denne typen oppførsel er kjent som Hookes lov og sees ikke bare i fjærer, men i noe lineært elastisk materiale - inkludert de fleste faste metaller. Når en fjær eller egnet materiale er forankret i et senter, kan det også oppfylle kriteriene for en sentral styrke.
Selv om å øke avstanden mellom gjenstander eller partikler har en veldig annen effekt i systemer som styres av den omvendte kvadratloven mot Hookes lov, vil begge disse sentralkreftene produsere lukket orbitalbevegelse. Planeter går i bane rundt solen på grunn av tyngdekraften, en sentral styrke underlagt den omvendte kvadratloven. Tilsvarende kan ladede partikler omløpe et motsatt ladet senter på grunn av den elektrostatiske kraften. Et noe mindre kjent faktum er at en sentralt forankret fjær, når andre krefter er ubetydelig, kan føre til at et objekt går i bane rundt sentrum. Enkel harmonisk bevegelse er et slikt eksempel som er begrenset til å bevege seg langs bare en dimensjon.