Cos'è una forza centrale?

Una forza centrale è una forza con una direzione e una grandezza che dipendono solo da un centro di oggetti e dalla distanza dal suo centro a un altro punto.La direzione che una forza centrale agisce deve essere lungo la linea che unisce il centro degli oggetti verso l'altro punto, mentre la grandezza delle forze dipende solo dalla distanza o dal raggio, tra i due.Esempi di forze centrali si trovano nella forza gravitazionale, nella forza elettrostatica e nella forza di una molla.Solo due tipi di forze centrali possono provocare un movimento orbitale: forza gravitazionale e forza analoga.

La legge della gravitazione universale di Newton afferma che la forza gravitazionale tra due oggetti è sempre diretta l'una verso l'altra.Inoltre, l'entità della forza è inversamente proporzionale alla piazza della distanza tra gli oggetti e il mdash; in altre parole, raddoppiando la distanza tra gli oggetti comporterà una forza solo un quarto più forte.Quando un oggetto è molto più massiccio dell'altro, l'accordo soddisfa i criteri della forza centrale.

Una forza centrale analoga è la forza elettrostatica tra particelle con carica elettrica.Come la forza gravitazionale, la forza elettrostatica è inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra due particelle.A differenza della gravità, tuttavia, le interazioni elettrostatiche sono proporzionali al prodotto delle loro cariche, piuttosto che alle loro masse.Tendono anche a dominare su scale molto piccole.Matematicamente parlando, tuttavia, l'entità della forza gravitazionale e della forza elettrostatica seguono entrambi la legge

un diverso tipo di forza centrale può derivare dall'interazione di una molla con un oggetto.La forza prodotta da una molla è proporzionale alla distanza che la molla è allungata dalla sua lunghezza di equilibrio.Allungare una molla due volte la distanza dalla sua lunghezza di equilibrio si tradurrà in una forza attraente due volte più forte.Questo tipo di comportamento è noto come la legge di Hooke ed è visto non solo nelle molle, ma in qualsiasi materiale e mdash linearmente elastico; compresi la maggior parte dei metalli solidi.Quando una molla o un materiale adatto è ancorata in un centro, anche questo può soddisfare i criteri di una forza centrale. Sebbene l'aumento della distanza tra oggetti o particelle abbia un effetto molto diverso nei sistemi governati dalla legge quadrata inversa rispetto alla legge di Hooke, entrambe queste forze centrali produrranno movimenti orbitali chiusi.I pianeti orbitano il sole a causa della gravità, una forza centrale soggetta alla legge inversa quadrata.Allo stesso modo, le particelle caricate possono orbitare un centro carico di opposizione a causa della forza elettrostatica.Un fatto un po 'meno noto è che una primavera ancorata centralmente può, quando altre forze sono trascurabili, causare un oggetto per orbitare il centro.Il semplice movimento armonico è uno di questi esempi che è vincolato a muoversi solo una dimensione.