Was die Zentrifugalkraft ist und alles weitere Wichtige dazu findest du hier heraus!
Inhaltsübersicht
Was ist die Zentrifugalkraft?
Die Zentrifugalkraft ist eine Scheinkraft, welche auf Körper in Kreisbahnen wirkt. Dabei lenkt sie die Körper senkrecht zur Bahn nach außen ab, scheint die Körper also von der Kreisbahn abzudrängen. In Wahrheit ist die Zentrifugalkraft aber eine Trägheitskraft, die aufgrund der Massenträgheit wirkt und die Kreisbahn stabilisiert.
Bei Kreisbewegungen gibt es immer eine nach innen wirkende Zentripetalkraft, welche die Körper auf eine Kurvenbahn zwingt. Der träge Körper will sich aber normalerweise in einer geraden Bahn bewegen. Wegen der Trägheit entsteht deshalb die Zentrifugalkraft als Gegenkraft zur Zentripetalkraft. Die Zentrifugalkraft ist also keine eigenständige Kraft, sondern eine Wirkung der Zentripetalkraft.
Die Massenträgheit sagt aus, dass ein Körper ohne äußere Krafteinwirkung in seinem Bewegungszustand bleibt. Der Körper auf der Bahn würde also ohne die Zentripetalkraft permanent in einer geraden Linie aus der Kreisbahn herausfliegen.
Zentrifugalkraft Formel
Damit ein Körper nicht aus einer Kreisbahn herausfliegt, muss die nach außen wirkende Zentrifugalkraft FZF genauso hoch wie die nach innen wirkende Zentripetalkraft FZP sein. Dadurch bleibt die Kreisbahn stabil.
Die Zentrifugalkraft Formel sieht deshalb genauso wie die Zentripetalkraft Formel aus:
![\[F_\mathrm{ZF} = m \cdot \frac{v^2}{r} = m \cdot \omega^{2} \cdot r\ \]](https://blog.assets.studyflix.de/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-043b8b60c9373e14bebcdfc67eaac0bb_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Hierbei steht jeder Buchstabe für eine andere Variable:
- m : Masse des Körpers
- v : Geschwindigkeit des Körpers
- r : Radius der Kreisbahn
- ω : Winkelgeschwindigkeit des Körpers
Achtung: Die Zentrifugal- und die Zentripetalkraft sind zwar gleich groß, aber wirken genau in entgegengesetzte Richtungen:
![\[ \Longrightarrow F_\mathrm{ZF} = \boldsymbol - F_\mathrm{ZP} \]](https://blog.assets.studyflix.de/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2152f395ab03138660745ea427d83ca2_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Die Winkelgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der ein Objekt um einen Punkt rotiert. Sie gibt an, wie schnell das Objekt einen bestimmten Winkel des Kreises in einer gewissen Zeitspanne durchläuft.
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Zentrifugalkraft Beispiel
Stell dir als Zentrifugalkraft Beispiel ein Drehkarussell vor. Hierbei schaust du einmal von außen auf das Karussell und setzt dich danach auf das Karussell.. Dabei entstehen zwei verschiedene Perspektiven. Es gibt zum einen das Beobachter-Bezugsystem und zum anderen das Karussell-Bezugssystem.
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Beobachter-Bezugssystem: Von außen siehst du lediglich, dass sich eine Person auf dem Karussell dreht. Für die Erklärung der Bewegung muss es allerdings eine Zentripetalkraft nach innen geben, da die Person sonst wegen ihrer Trägheit aus dem Karussell herausfliegen würde. Die Zentrifugalkraft brauchst du wegen der Trägheit also nicht für die Erklärung.
- Karussell-Bezugssystem: Wenn du dich auf das Karussell draufsetzt, existiert immer noch eine Zentripetalkraft. Ansonsten käme es nicht zu einer Kreisbahn. Allerdings spürst du nun zusätzlich eine Zentrifugalkraft nach außen, weshalb du dich festhalten musst. Ohne Festhalten würdest du aus der Kreisbahn hinausfliegen. Also gibt es im Karussell beide Kräfte, mit der du dir die Bewegung erklären kannst.
An diesem Beispiel kannst du gut erkennen, dass die Zentrifugalkraft nur eine Scheinkraft ist. Aus dem Beobachter-Bezugssystem bräuchtest du diese Kraft nämlich gar nicht und könntest dir das Rausfliegen mit der Massenträgheit erklären.
Gut zu wissen: Eine Kreisbahn ist ein beschleunigtes System, da der Körper permanent von der Zentripetalkraft in Richtung der Kreismitte beschleunigt wird. Bei nicht beschleunigten Systemen muss es immer eine Gegenkraft zu einer Kraft geben (actio = reactio), egal aus welchem Standpunkt beobachtet wird. Diese Systeme werden Inertialsysteme genannt.
Ein Bezugssystem ist ein Standpunkt, aus dem Bewegungen und Positionen von Körpern in einem Raum beschrieben werden. Beim Karussell-Beispiel gibt es das äußere Bezugssystem des Beobachters und das innere Bezugssystem der Person, die auf dem Karussell sitzt.
Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft
Jetzt weißt du, was die Zentrifugalkraft ist. Was die Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft im Detail voneinander unterscheidet, erfährst du in diesem Video dazu!
Zentrifugalkraft — häufigste Fragen
(ausklappen)
Zentrifugalkraft — häufigste Fragen
(ausklappen)-
Was bedeutet zentrifugal?„Zentrifugal“ bedeutet „vom Mittelpunkt weg“ oder „nach außen gerichtet“. Bei einer Kreisbewegung beschreibt „zentrifugal“ also eine Richtung, die vom Zentrum des Kreises nach außen zeigt, nicht entlang der Kreisbahn.
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Was ist das Gegenteil von zentrifugal?Das Gegenteil von „zentrifugal“ ist „zentripetal“. „Zentripetal“ bedeutet „zum Mittelpunkt hin“ und beschreibt bei einer Kreisbewegung die Richtung nach innen, also zur Kreismitte.
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Wie erklärt man einem Kind die Zentrifugalkraft?Zentrifugalkraft erklärt man einem Kind, indem man sagt: „Wenn du dich im Kreis drehst, will dein Körper eigentlich geradeaus weiter.“ Auf einem Karussell fühlt es sich deshalb so an, als würde dich etwas nach außen drücken, und du musst dich festhalten, um im Kreis zu bleiben.
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Was ist die Formel für die Zentripetalkraft?Die Formel für die Zentripetalkraft lautet
. Dabei ist 
die Masse, 
die Geschwindigkeit, 
der Radius und 
die Winkelgeschwindigkeit. Die Zentripetalkraft zeigt immer zur Kreismitte.
Kreisbewegungen verstehen
Die Zentrifugalkraft gehört zu den typischen Kräften bei Kreisbewegungen und spielt in vielen Alltagssituationen eine Rolle. Wer sich mit Kreisbewegungen beschäftigt, ordnet Geschwindigkeit, Radius und Beschleunigung richtig ein und setzt passende Formeln ein. So wird klar, warum sich Kräfte je nach Blick auf das System anders anfühlen und wie das mit Trägheit zusammenhängt. Weitere Videos dazu findest du in unserem Ingenieurwissenschaftenbereich.