Keskipakoisvoima
Windesol - Tuuli- & aurinkovoima tietosanakirja
Keskipakoisvoima eli keskipakovoima on näennäisvoima, joka ilmenee tietyissä epäinertiaalisissa koordinaatistoissa, esimerkiksi pyörivässä koordinaatistossa. Se ei siis ole todellinen voima vaan johtuu tarkastelijan kiihtyvästä liiketilasta.
Keskipakovoimasta puhutaan usein pyörimis- ja ympyräliikkeen yhteydessä. Sillä tarkoitetaan esimerkiksi tilannetta, jossa nopeasti pyörivässä karusellissa istuvat ihmiset kokevat painuvansa karusellin ulkokehää kohti. Tällöin harhaanjohtavasti ajatellaan voiman kohdistuvan ympyräliikkeen keskipisteestä poispäin. Todellisuudessa aistittava paine johtuu Newtonin jatkavuuden laista sekä karusellin tuolin, seinän tai muun vastaavan tukevan pinnan tukivoimasta.
Tämä johtuu siitä, että karusellissa istuva henkilö pyrkii klassisen mekaniikan lakien mukaisesti jatkamaan matkaa suoraan eteenpäin karusellin poikkeuttaessa henkilön kulkurataa. Nopeuden suunnan muuttaminen vaatii voiman samalla tavalla kuin työntäminen, vetäminen tai kiihtyvyys. Itse asiassa karusellissa istuva ihminen kokee voiman vaikutuksen siksi, koska karuselli kääntää henkilöä jatkuvasti tiettyyn suuntaan, jolloin siis istujan keskeiskiihtyvyysvektori osoittaa ympyräradan keskipisteeseen. Esimerkkihenkilön lopullinen liikerata kaartuu näin ollen ympyräradaksi, ellei tilanteessa vaikuta muita voimia.
Kappaleeseen kohdistuva keskipakoisvoima Fc on suuruudeltaan
- Fc = mv2 / r,
- m on kappaleen massa
- v on kehänopeus
- r on kiertoradan säde.
Keskipakoisvoima voidaan esittää myös muodossa
- Fc = mω2r,
missä ω on pyörimisliikkeen kulmanopeus.
Edellisen yhtälön avulla voidaan laskea, sijoittamalla siihen maan pyörähdysaika 24 tuntia, ja maan säde 6378 km, että keskipakoisvoima heikentää päiväntasaajalla 0,03 m/s2 maan painovoiman aiheuttamaa kiihtyvyyttä.
