כוח צנטריפוגלי

בפיזיקה, כֹּחַ צֶנְטְרִיפוּגָלִי (מלטינית, "בורח מהמרכז": centrum - מרכז, fugere - לברוח; לפי האקדמיה ללשון העברית: כֹּחַ סִרְכּוּזִי) הוא כוח מדומה המושך גוף הנתון בתנועה מעגלית לאורך רדיוס הסיבוב בכיוון הפונה החוצה ממרכז המעגל.

נניח שיש לנו גוף בעל מסה m שמבצע תנועה מעגלית קבועה ברדיוס r. על אף שגודל המהירות לא משתנה, גוף שמבצע תנועה כזו נמצא בתאוצה, כיוון שכיוון המהירות משתנה. בכל רגע נתון יש לגוף מהירות קווית בכיוון המשיק למעגל הסיבוב, וכיוון זה משתנה. על פי עקרון ההתמדה, הקובע שהגוף שואף להתמיד בתנועה ישרה בכיוון המשיק, ולכן הגוף "נמשך" כלפי חוץ הסיבוב. משיכה זו היא הכוח הצנטריפוגלי, והיא למעשה מקרה פרטי של כוח ד'לאמבר.

כדי לקיים תנועה מעגלית חייב להיות כוח המושך את הגוף כלפי מרכז הסיבוב. כוח זה נקרא כוח צנטריפטלי. בניגוד לכוח הצנטריפוגלי, הכוח הצנטריפטלי אינו כוח מדומה. מכיוון שהכוח הצנטריפטלי ניצב למהירות, הוא משנה את כיוונה, אך לא את גודלה.

מתמטית, הכוח הצנטריפוגלי ניתן לביטוי באופן הבא:

$F=ma_{r}=m{\frac {v^{2}}{r}}=m\omega ^{2}r$

כאשר m היא מסת הגוף, $\ a_{r}$ היא התאוצה הרדיאלית, $\ v$ היא המהירות, r הוא רדיוס הסיבוב ו- $\ \omega$ היא המהירות הזוויתית.

מתקיים $\ \omega$ $\ v=r$

(הפיתוח המתמטי המפורט מופיע בערך כוח קוריוליס)

דוגמה לכוח הצנטריפוגלי מחיי היום יום היא המשיכה כלפי חוץ שאנו חשים בקרוסלה מסתובבת, או כלפי קירות המכונית כאשר היא מבצעת סיבוב. כפי שרואים בנוסחה, ככל שהקרוסלה מסתובבת במהירות גבוהה יותר, כך הכוח הצנטריפוגלי חזק יותר, וקשה יותר שלא לעוף מהקרוסלה.

אי הבנות נפוצות

רבים נוטים שלא להשתמש במושג "כוח צנטריפוגלי" כיוון שהוא כוח מדומה, וכך אף נלמד בבתי הספר בישראל. בחישובים ובפתרון תרגילים הכוח הצנטריפוגלי לא מופיע, ובמקומו מופיע הכוח הצנטריפטלי. לכן, תלמידים רבים חושבים כי מבחינה מדעית מדויקת אין לצמד המילים "הכוח הצנטריפוגלי" משמעות אמיתית. לא כך הדבר. המונח "כוח מדומה" אינו אומר שכוח זה אינו "קיים" במציאות. הכוח הצנטריפוגלי הוא אומנם כוח מדומה, אך במערכת מסתובבת הוא ניתן למדידה, ואף יכול לבצע עבודה. לכן, אין זה מדויק לומר כי הכוח הצנטריפוגלי לא קיים, אלא רק כי הוא אינו קיים במערכות ייחוס אינרציאליות. אדרבא, בחישובים פיזיקליים במקרים רבים מעדיפים המדענים והמהנדסים להשתמש במערכות ייחוס מסתובבות, ובמקרים אלה יש לכוח הצנטריפוגלי תפקיד חשוב. לדוגמה, הכוח הצנטריפוגלי אחראי לכך שגודל תאוצת הכובד האפקטיבית של כדור הארץ משתנה עם קו הרוחב שנמצאים בו.