Fliehkraft eine Scheinkraft – Zentrifugalkraft und Zentripetalkraft 04:29 min

Hallo und herzlich willkommen zu einem Video über die Theorie der Fliehkraft. Heute werde ich dir zeigen, was Fliehkraft ist und wie man sie ausrechnet. Außerdem erkläre ich dir noch den Unterschied zwischen Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft. Fangen wir an mit der Zentrifugalkraft, auch Fliehkraft genannt. Angenommen, du sitzt in einem Karussell mit Radius r, in welchem du eine Bahngeschwindigkeit von v hast. Du bewegst dich in einem Karussell natürlich auf einer Kreisbahn. Nach dem ersten Newtonschen Gesetz möchtest du dich aber am liebsten geradeaus bewegen und deine Geschwindigkeit beibehalten. Das liegt an der Trägheit. Aus diesem Grund spürst du eine Kraft, die dich aus der Kreisbahn nach außen zieht. Diese Kraft ist die sogenannte Trägheitskraft oder auch Scheinkraft. Sie tritt nur in deinem Bezugssystem auf, also in dem Bezugssystem, in dem du in Ruhe bist. Diese Kraft lässt sich folgendermaßen ausrechnen: Fz=mv²/r, wobei v deine Bahngeschwindigkeit, r der Bahnradius der Kreisbewegung und m deine Masse ist. Und mit v=?×r, also Bahngeschwindigkeit ist gleich Winkelgeschwindigkeit mal Bahnradius, ergibt das: Fz=m×?^2×r. Würde es jetzt in deinem Bezugssystem nur diese eine Kraft geben, würdest du dich wohl kaum weiter auf einer Kreisbahn bewegen. Die Tatsache, dass du es doch tust, verlangt nach einer weiteren Kraft, die die Zentrifugalkraft aufhebt. Dazu muss sie genau den gleichen Betrag haben, aber in die entgegensetzte Richtung zeigen. Diese Kraft nennt man Zentripetalkraft. Die Zentrifugalkraft zeigt immer nach außen und die Zentripetalkraft immer nach innen. Die Zentripetalkraft ist also die Kraft, die dafür sorgt, dass ein Körper sich auf einer Kreisbahn bewegt. Ohne diese Kraft würdest du einfach geradeaus fliegen. Sie zeigt immer genau vom Körper auf der Kreisbahn auf den Mittelpunkt des Kreises. Wie erwähnt, muss sie auch Fz=mv²/r betragen, damit sich der Körper auch auf einer Kreisbahn bewegt. Die Zentripetalkraft ist also nur ein Platzhalter für wirkliche physikalische Kräfte. Hier ein paar Beispiele: Bei Planetenbahnen spielt die Gravitationskraft die Rolle der Zentripetalkraft. Bei Atomen spielt die elektrostatische Anziehungskraft, auch Coulombkraft genannt, zwischen Elektronen und Protonen die Rolle der Zentripetalkraft. Bei Autos spielt die Haftreibung des Autoreifens auf der Straße die Rolle der Zentripetalkraft. Beim Karussell spielt schließlich die physikalische Verbindung Metall, Seile, Holz oder was auch immer, die Rolle der Zentripetalkraft, die die Insassen auf eine Kreisbahn zwingt. Beim Looping ist es die Schienenführung, die den Achterbahnwagen auf der Kreisbahn hält. Das heißt, wir haben jetzt schon für all diese Probleme eine super Herangehensweise. Wir setzen immer die echte physikalische Kraft, die ja entweder Gravitation, Reibung, elektrisch und so weiter ist, gleich mv²/r und lösen dann nach der gesuchten Größe auf.  Du merkst dir also vor allem Folgendes: Die Kraft, die etwas auf eine Kreisbahn zwingt, ist gleich mv²/r. Und diese Kraft heißt zwar Zentripetalkraft, ist aber nichts anderes als ein Platzhalter für andere, wirklich existente Kräfte, zum Beispiel Gravitation, Reibung, elektrisch. Natürlich wird es eine Reihe von Beispielvideos zu diesem Thema geben. Und damit bedanke ich mich und bis zum nächsten Mal.