Co to jest przyspieszenie dośrodkowe?

Przyśpieszenie dośrodkowe to szybkość, z jaką zmienia się prędkość styczna lub prędkość, z jaką porusza się ciało orbitujące. Obejmuje zarówno wielkość, jak i kierunek zmiany prędkości stycznej. Gdy obiekt porusza się ruchem kołowym, przyspieszenie zawsze wskazuje bezpośrednio na środek okręgu. Ma wielkość zależną od prędkości kątowej i prędkości obiektu.

Jeśli ciało porusza się w linii prostej, jego przyspieszenie opisuje, jak szybko zmienia się jego prędkość. Jeśli obiekt porusza się po torze kołowym, wówczas przyspieszenie dośrodkowe wyjaśnia, jak szybko zmienia się jego prędkość styczna. Prędkość styczna jest miarą tego, jak szybko obiekt zmienia kierunek lub okrąża koło, a także rzeczywistą prędkość, z jaką się porusza.

Przyspieszenie dośrodkowe jest wektorem, co oznacza, że ​​ma zarówno wielkość, jak i kierunek. Kierunek zawsze wskazuje do środka okręgu, ponieważ jest to kierunek, w którym obracający się obiekt zawsze przyspiesza. Jest to często myląca koncepcja, ponieważ obiekt poruszający się ruchem kołowym nie wydaje się przyspieszać w kierunku środka koła. Jest tak, ponieważ zgodnie z prawami Newtona przyspieszenie obiektu zawsze odbywa się w kierunku, w którym działa siła. Aby obiekt poruszał się po okręgu, musi istnieć siła pochodząca ze środka koła, więc jest to kierunek przyspieszenia.

W matematyce wielkość lub wielkość przyspieszenia kołowego jest proporcjonalna do prędkości obiektu i kwadratu jego prędkości kątowej. Prędkość kątowa to szybkość, z jaką zmienia się kąt obiektu. Oznacza to, że przyspieszenie dośrodkowe gwałtownie wzrasta wraz ze wzrostem prędkości kątowej.

Przyspieszenie dośrodkowe jest ściśle związane z siłą dośrodkową. Zgodnie z prawami Newtona siła dośrodkowa jest równa przyspieszeniu dośrodkowemu pomnożonemu przez masę obiektu. Innymi słowy, siła dośrodkowa jest całkowitą siłą działającą na obiekt, który powoduje, że porusza się on po okręgu.

Przykładem ruchu kołowego jest księżyc krążący wokół Ziemi. Gdy księżyc krąży, znajduje się pod wpływem siły grawitacji Ziemi. Oznacza to, że stale „spada” w kierunku Ziemi, a zatem ma przyspieszenie dośrodkowe skierowane w kierunku środka Ziemi, nawet jeśli zachowuje wystarczającą prędkość, aby pozostać na okrągłej orbicie.