Du möchtest wissen, was die Fliehkraft ist und wie du sie berechnest? Dann schau dir unseren Beitrag und unser Video an!
Inhaltsübersicht
Fliehkraft einfach erklärt
Die Fliehkraft (Zentrifugalkraft) ist eine Kraft, die nur bei Drehbewegungen und Kreisbewegungen auftritt. Sie zeigt immer vom Mittelpunkt der Drehbewegung nach außen. Ihre Ursache ist die Trägheit des sich drehenden Körpers.
Das heißt, du spürst die Fliehkraft nur, wenn du dich selbst im drehenden System (Bezugssystem) befindest. In einem Kettenkarussell zum Beispiel ist sie die Kraft, die dich im Sitz nach außen drückt.
Du berechnest die Fliehkraft mit der Formel:
![\[F = m \cdot \frac{v^2}{r}\]](https://blog.assets.studyflix.de/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-69b1835ca57cc7e7f2cf3d5ee15fe4f9_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
- F ist die Fliehkraft in Newton [N]
- m ist die Masse in Kilogramm [kg]
- v ist die Geschwindigkeit in Meter pro Sekunde [m/s]
- r ist der Radius des Kreises/der Kurve in Meter [m]
Damit der sich drehende Körper nicht wegfliegt, wirkt immer eine gleich große Gegenkraft zur Fliehkraft. Du nennst sie Zentripetalkraft. Im Karussell wirkt die Kraft entlang der Seile zum Mittelpunkt der Drehung.
Formel Fliehkraft berechnen
Die Formel zur Berechnung der Fliehkraft F lautet F = m • v2/r. Dabei ist m die Masse, v die Geschwindigkeit und r der Radius der Kreisbewegung. Wie jede Kraft gibst du sie in der Einheit Newton (N) an.
Du kannst sie aber auch auf zwei weitere Arten berechnen. Entweder rechnest du mit der Radialbeschleunigung oder du rechnest mit der Winkelgeschwindigkeit:
| F = m • a | F = m • r • ω2 |
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Fliehkraft berechnen: Beispiel Auto
Um dir die Berechnung der Fliehkraft etwas zu veranschaulichen, schau dir das folgende Beispiel an.
Stell dir vor, ein fährt Auto eine Kurve entlang. Die Kurve hat einen Radius von 20 Meter und das Auto hat eine Geschwindigkeit von 60 km/h. Wie groß ist die Fliehkraft, die auf eine Persion im Inneren des Autos wirkt, wenn sie 60 Kilogramm wiegt?
Um die Fliehkraft zu berechnen, benötigst du die Formel:
Bevor du die Werte in die Formel einsetzt, passt du die Einheit der Geschwindigkeit an. Dafür formst du die Einheit Kilometer pro Stunde (km/h) in Meter pro Sekunde (m/s) um:
![\[60 \, \frac{\text{km}}{\text{h}} = 16,67 \, \frac{\text{m}}{\text{s}}\]](https://blog.assets.studyflix.de/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-eaa6b77ef17f046467c13be2954323a9_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Jetzt setzt du die Werte für die Masse m, den Radius r und die Geschwindigkeit v in die Formel ein und berechnest die Fliehkraft:
![\[ F = 60 \, \text{kg} \cdot \frac{(16,67 \, \frac{\text{m}}{\text{s}} )^2}{20 \, \text{m}}\]](https://blog.assets.studyflix.de/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-95b61e85e10b3085a552a28807c5a99f_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\[F = 833,66 \, \text{N}\]](https://blog.assets.studyflix.de/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2339315bba19b52c19b0b0a0270a85ed_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Während der Kurvenfahrt erfährst du also eine Kraft von 833,66 N, die dich im Auto vom Kurvenmittelpunkt wegdrückt.
Fliehkraft berechnen: Beispiel Kettenkarrussel
Stell dir vor, du fährst mit einem Kettenkarussell. Das Kettenkarussell dreht sich dabei so schnell, dass du im Sitz eine Radialbeschleunigung von 12 m/s2 erfährst. Angenommen du wiegst 60 Kilogramm, wie groß ist die Fliehkraft?
Um die Fliehkraft in diesem Beispiel zu berechnen, benötigst du die Formel:
F = m • a
Hier setzt du jetzt die Werte für die Masse m und die Radialbeschleunigung a ein und errechnest die Fliehkraft gleich 720 N.
F = 60 kg • 12 m/s2
F = 720 N
Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft
Die Zentripetalkraft kommt wie die Fliehkraft (= Zentrifugalkraft) bei Kreisbewegungen vor. Sie ist aber der Fliehkraft entgegengerichtet und zeigt dadurch immer zum Kreismittelpunkt. Außerdem sind die beiden Kräfte immer gleich groß.
Deswegen berechnest du sie auch mit den gleichen Formeln. Um ihre Unterschiede und die Herleitung ihrer Formeln zu sehen, schau dir unseren Beitrag zu Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft an!
Fliehkraft — häufigste Fragen
(ausklappen)
Fliehkraft — häufigste Fragen
(ausklappen)-
Was ist Fliehkraft beim Auto?Die Fliehkraft beim Auto ist die nach außen gerichtete Kraft, die man in einer Kurve im mitfahrenden Bezugssystem zu spüren glaubt. Sie entsteht durch die Trägheit des Körpers, der eigentlich geradeaus weiterfahren möchte. Deshalb fühlt es sich so an, als würde es einen zur Außenseite der Kurve drücken.
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Wie lautet die Formel für die Zentrifugalkraft?Die Formel für die Zentrifugalkraft (Fliehkraft) lautet
. Dabei ist 
die Masse, 
die Geschwindigkeit und 
der Kurvenradius. Gleichwertig kann man auch 
oder 
verwenden.
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Wodurch wird die auf ein Fahrzeug wirkende Fliehkraft bei Kurvenfahrt vergrößert?Die Fliehkraft bei Kurvenfahrt wird größer, wenn die Masse größer ist und wenn die Geschwindigkeit zunimmt. Sie wird außerdem größer, wenn der Kurvenradius kleiner wird, also bei engeren Kurven. Weil quadriert wird, wirkt sich schnelleres Fahren besonders stark aus.
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Wie kann man der Fliehkraft entgegenwirken?Der Fliehkraft wirkt eine gleich große Zentripetalkraft entgegen, die zum Kurvenmittelpunkt zeigt und den Körper auf der Kreisbahn hält. Im Auto entsteht diese Gegenkraft vor allem durch die Haftreibung zwischen Reifen und Straße. Weniger Fliehkraft erreicht man außerdem, indem man langsamer fährt oder eine weniger enge Kurve fährt.
Kreisbewegungen verstehen
Die Fliehkraft tritt bei Drehungen auf und gehört zum Themenfeld der Kreisbewegungen. Du rechnest Kräfte und Beschleunigungen in Kreisbahnen aus und setzt Formeln passend zu Masse, Geschwindigkeit und Radius ein. So erkennst du, warum kleine Radiuswerte und hohe Geschwindigkeiten die wirkenden Kräfte stark vergrößern und welche Richtung diese Kräfte haben. Weitere Videos dazu findest du in unserem Ingenieurwissenschaftenbereich.