Siła dośrodkowa to wypadkowa siła, która sprawia, że obiekt porusza się po torze w kształcie okręgu.

A artykule pod tytułem Co to jest przyspieszenie dośrodkowe, analizujemy ruch po okręgu o promieniu $r$r ze stałą szybkością $v$v i dochodzimy do wniosku, że taki ruch charakteryzuje się przyspieszeniem dośrodkowym, skierowanym do środka okręgu,

$a = \frac{v^2}{r}$a, equals, start fraction, v, squared, divided by, r, end fraction.

W tym artykule zajmiemy się szukaniem odpowiedzi na pytanie skąd bierze się to przyspieszenie. Z pierwszej zasady dynami Newtona wynika, że aby obiekt zmienił kierunek ruchu, konieczna jest siła zewnętrzna. W przypadku ruchu po okręgu ta zewnętrzna siła to właśnie siła dośrodkowa.

Siła dośrodkowa nie jest rodzajem oddziaływań fundamentalnych, jest po prostu nazwą działającej na dane ciało wypadkowej siły, która powoduje, że porusza się ono po torze w kształcie okręgu. Siłami dośrodkowymi są siła napięcia nici, utrzymującej stały promień ruchu przymocowanej do niej piłki, albo siła grawitacji, z jaką Ziemia przyciąga krążącego wokół niej satelitę. Siła dośrodkowa może być także wypadkową różnych sił, które dodając się (pamiętaj, że siły są wektorami i dodajemy je jak wektory) i w rezultacie dają siłę wypadkową działającą w kierunku środka toru ruchu w kształcie okręgu.

Spójrzmy na to z punktu widzenia 2 zasady dynami Newtona :

i podstawmy po lewej stronie przyspieszenie dośrodkowe,

Stąd wynika, że siła dośrodkowa musi mieć wartość $F_d$F, start subscript, d, end subscript:

i, tak samo jako przyspieszenie, jest zorientowana do środka ruchu. Ten sam wzór możemy wyrazić za pomocą prędkości kątowej $\omega$omega, pamiętając że $v=r\omega$v, equals, r, omega,

Wyobrażmy sobie przyrząd, który znakomicie ilustruje naturę siły dośrodkowej. Masę ($m_1$m, start subscript, 1, end subscript) przymocowano do cienkiej, lekkiej nici, i wprawiono w ruch obrotowy tak jak na rysunku. Nić przechodzi przez odpowiednio wyprofilowaną i wykonaną z gładkiego materiału tubę, a na drugim końcu nici umocowano przeciwwagę o masie ($m_2$m, start subscript, 2, end subscript); (Rysunek 1).

Zadanie 1: Niech $m_1$m, start subscript, 1, end subscript wynosi $1~\mathrm{kg}$1, space, k, g, promień obrotu równa się $1~\mathrm{m}$1, space, m, masa $m_2 = 4~\mathrm{kg}$m, start subscript, 2, end subscript, equals, 4, space, k, g. Ile wynosi prędkość kątowa ruchu masy $m_1$m, start subscript, 1, end subscript zakładając, że układ jest w równowadze (masa $m_2$m, start subscript, 2, end subscript nie rusza się w kierunku pionowym) i że tarcie można zaniedbać?

Zadanie 2: Samochód jadący z szybkością $10 \text{ m/s}$10, start text, space, m, slash, s, end text wchodzi w płaski zakręt o promieniu $15 \text{ m}$15, start text, space, m, end text. Ile wynosi minimalna wartość współczynnika tarcia pomiędzy oponami samochodu a nawierzchnią drogi, przy której samochód przejedzie ten zakręt bez poślizgu?