Hva er en sentral kraft?
En sentral kraft er en kraft med en retning og størrelse som bare er avhengig av et objektsenter og avstanden fra sentrum til et annet punkt.Retningen en sentral kraft virker, må være langs linjen som forbinder objektsenteret til det andre punktet, mens kreftene størrelse bare avhenger av avstanden, eller radius, mellom de to.Eksempler på sentrale krefter finnes i gravitasjonskraften, den elektrostatiske kraften og kraften fra en fjær.Bare to typer sentrale krefter kan føre til orbital bevegelse: gravitasjonskraft og analog kraft.
Newtons lov om universell gravitasjon sier at gravitasjonskraften mellom to objekter alltid er rettet mot hverandre.Videre er styrken på kraften omvendt proporsjonal med kvadratet av avstanden mellom objektene og mdash; med andre ord, dobling av avstanden mellom objektene vil resultere i en kraft bare en fjerde som sterk.Når det ene objektet er mye mer massivt enn det andre, oppfyller arrangementet kriteriene for sentral kraft.
En analog sentral kraft er den elektrostatiske kraften mellom partikler med en elektrisk ladning.I likhet med gravitasjonskraften er den elektrostatiske kraften omvendt proporsjonal med kvadratet av avstanden mellom to partikler.I motsetning til tyngdekraften, er imidlertid elektrostatiske interaksjoner proporsjonale med produktet av ladningene deres, snarere enn massene.De har også en tendens til å dominere på veldig små skalaer.Matematisk sett følger imidlertid størrelsen på gravitasjonskraften og den elektrostatiske kraften begge den inverse kvadratiske loven .
En annen type sentral kraft kan være resultatet av samspillet mellom en fjær med et objekt.Kraften som produseres av en fjær er proporsjonal med avstanden fjæren er strukket fra likevektslengden.Å strekke seg en fjær dobbelt så høyt av avstanden fra likevektslengden vil føre til en attraktiv kraft dobbelt så sterk.Denne typen oppførsel er kjent som Hooke's Law og sees ikke bare i kilder, men i ethvert lineært elastisk materiale og mdash; inkludert de fleste faste metaller.Når et fjær- eller passende materiale er forankret i et senter, kan det også oppfylle kriteriene for en sentral kraft. Selv om det å øke avstanden mellom objekter eller partikler har en veldig annen effekt i systemer som styres av den omvendte kvadratiske loven kontra Hooke's lov, vil begge disse sentrale styrkene produsere lukkede orbitalbevegelser.Planeter går i bane rundt solen på grunn av tyngdekraften, en sentral kraft underlagt den omvendte kvadratiske loven.Tilsvarende kan ladede partikler bane et motsatt ladet senter på grunn av den elektrostatiske kraften.Et noe mindre kjent faktum er at en sentralt forankret vår kan, når andre krefter er ubetydelige, føre til at et objekt går i bane rundt sentrum.Enkel harmonisk bevegelse er et slikt eksempel som er begrenset til bare å bevege seg langs en dimensjon.