Zentripetalkraft und Fliehkraft

Kurz: Damit sich etwas auf einer Kreisbahn bewegt, muss eine Kraft es ständig zur Mitte hin ziehen: die Zentripetalkraft. Die Fliehkraft, die man etwa im Karussell spürt, ist die Trägheit des eigenen Körpers, der lieber geradeaus weiterfliegen würde.

Genauer: Nach dem Trägheitsgesetz bewegt sich ein Körper ohne Krafteinwirkung geradlinig weiter. Auf einer Kurve muss die Richtung dauernd geändert werden. Die dafür nötige Kraft wächst mit der Masse und mit dem Quadrat der Geschwindigkeit und ist umso größer, je enger die Kurve ist.

Im Detail

• Woher die Kraft kommt: Beim Auto in der Kurve liefert die Reibung der Reifen die Zentripetalkraft, beim geschleuderten Ball an der Schnur die Spannung der Schnur, beim Mond die Schwerkraft der Erde.
• Fliehkraft als Scheinkraft: Wer mitfährt, hat das Gefühl, nach außen gedrückt zu werden. Von außen betrachtet will der Körper nur geradeaus weiter, während das Fahrzeug unter ihm die Kurve nimmt.
• Doppelte Geschwindigkeit: Fährt man doppelt so schnell durch dieselbe Kurve, braucht man die vierfache Kraft. Deshalb sind zu schnell gefahrene Kurven so gefährlich, besonders bei Nässe oder Glätte.
• Wenn die Kraft fehlt: Reißt die Schnur oder reicht die Reibung nicht aus, bewegt sich der Körper tangential, also geradeaus in Fahrtrichtung, weiter, nicht direkt nach außen.
• Schleudern in der Waschmaschine: Die Trommel hält die Wäsche auf der Kreisbahn, das Wasser aber kann durch die Löcher geradeaus entweichen. So wird die Wäsche trocken geschleudert.
• Zentrifuge: Im Labor trennen Zentrifugen Stoffe unterschiedlicher Dichte, zum Beispiel Blutbestandteile, weil schwerere Teilchen stärker nach außen wandern.
• Kurvenüberhöhung: Rennstrecken, Radrennbahnen und Bahngleise sind in Kurven geneigt. So hilft ein Teil der Gewichtskraft, die nötige Kraft zur Mitte aufzubringen.
• Satelliten: Ein Satellit fällt ständig zur Erde hin, ist aber so schnell, dass er immer an ihr vorbeifällt. Die Schwerkraft wirkt hier als Zentripetalkraft.
• Zusammenhänge: Schwerkraft und Reibung liefern im Alltag oft die nötige Kraft (schwerkraft-und-freier-fall, reibung-im-alltag, satelliten-und-iss).