Центростремительная и центробежная силы

Рассмотрим вращение камня массой т на веревке (рис. 5.1).

В каждый момент времени камень должен был бы двигаться прямолинейно по касательной к окружности. Однако он связан с осью вращения веревкой. Веревка растягивается, появляется упругая сила, действующая на камень, направленная вдоль веревки к центру вращения. Это и есть центростремительная сила (при вращении Земли вокруг оси в качестве центростремительной силы выступает сила гравитации):

Рис. 5.1. Вращение камня массой т на веревке

длиной R: F_M> приложена к камню и направлена 1.

к центру вращения; приложена к связи и направлена от центра

Центростремительная сила возникла в результате действия камня на веревку, т. е. это сила, приложенная к телу, — сила инерции второго рода. Она фиктивна — ее нет.

Сила же, приложенная к связи и направленная по радиусу от центра, называется центробежной.

Центростремительная сила приложена к вращающемуся телу, а центробежная сила — к связи.

Центробежная сила — сила инерции первого рода. Центробежной силы, приложенной к вращающемуся телу, не существует.

С точки зрения наблюдателя, связанного с неинерциальной системой отсчета, он нс приближается к центру, хотя видит, что F,_lc действует (об этом можно судить по показанию пружинного динамометра). Следовательно, с точки зрения наблюдателя в неинерциальной системе есть сила, уравновешивающая F_uc, равная ей по величине и противоположная по направлению:

Так как а_п = со²R (здесь со — угловая скорость вращения камня, а о — линейная), то.