Merkezkaç Kuvveti Nedir?

Merkezkaç kuvveti Bir merkez çevresindeki dönme hareketinde, cismi merkeze doğru çeken kuvvete merkezcil kuvvet, bunun ters yönünde ve eşit şiddette cismi merkezden uzaklaştırmaya çalışan kuvvete de merkezkaç kuvveti adı verilir.  Düzgün dairesel dönme hareketinde merkeze doğru bir ivme vardır. Hareketli cisim, bir kütleye sahip olduğuna göre, bu kütlenin merkeze doğru bir ivme kazanabilmesi için yine merkeze doğru bir kuvvet etkisinde kalması gerekir. Merkezcil kuvvet denen bu kuvvet var olmazsa merkezcil ivme de mevcut olamaz ve sonuçta dönme hareketi yapılamaz. Mesela bir ipe bağlanarak döndürülen taş parçasının dairesel hareket yapması, merkezcil bir kuvvet tatbik etmekle, yani onu iple merkeze doğru çekmekle mümkün olmaktadır. Dönmeyi sağlayan bu kuvvet ortadan kalkınca, mesela taşı bağlayan ip kopunca, taş yörüngeye teğet olarak fırlar gider. İp kopmadığı sürece sistem, dengeli olarak dönme hareketini devam ettirir.

Denge için merkezcil kuvvet, zıt yönde ve ona eşit şiddette başka bir kuvvet meydana getirir. Bu kuvvete, merkezden dışa doğru yöneltilmiş olduğundan merkezkaç kuvvet veya santrifüj kuvvet adı verilir. Merkezkaç kuvvet, hakiki bir kuvvet değil, bir cisme dönme hareketi yaptırmak için tatbik edilen merkezcil bir kuvvete tepkiden ibarettir.

Bir ipin ucuna taş bağlayıp hızla çevirmeye başlayın; taş bir çember biçiminde dönecek ve ipi gergin tutacaktır. Sanki ip, taşı, dairesel yörüngesinde tutmak için çekiyor gibidir. İp koparsa ya da siz ipi bırakırsanız, bu kez taş düz bir çizgi üzerinde ileri fırlayacaktır. Bu biçimde “merkez” den kurtulup dışarı “kaçmaya” çalışan cisimlerin dışa doğru uyguladığı kuvvete merkezkaç kuvvet denir. Bu cisimleri dairesel bir yörüngede tutmak için gerekli olan ve içe doğru etkileyen kuvvete ise merkezcil kuvvet denir.

Merkezkaç kuvveti anlamlı fakat gerçek olmayan, yani Newton yasalarına uymayan bir kuvvet. Newton’a göre duran bir cisme etki eden kuvvet o cismin ivme kazanmasına neden olur. Ve yine Newton’a göre hareket halindeki bir cisim, üzerine kuvvet etki etmediği sürece hareketine devam edecektir. Dairesel hareket sistemlerinde yani dönen sistemler için başlangıçta duran bir cisim (yatayda dönen bir levha ya da bir atlıkarınca ve üzerinde hareketsiz bir cisim düşünün) hareket başladığında dışa doğru kayma eğilimi gösterecektir. Yani cisim merkezden dışa doğru bir ivme kazanacaktır. Newton’a göre bu cisme ivmenin yönünde (dışa doğru) bir kuvvet etki ediyor olması gerekir. İşte gerçekte olmayan bu kuvvete merkezkaç kuvveti diyoruz. Ama bu durum sisteme içeriden bakıldığı zaman böyledir. Eğer sistemi dışarıdan incelersek durumun farklı olduğunu görürüz. Otobanların keskin virajlardaki eğimi araçların kontrolünü kaybetmesini azaltmak içindir. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri’nde yapılan NASCAR yarışlarında virajların eğimli olmasının nedeni merkezkaç kuvvetinin etkisini azaltmaktır. Böylece hem pilotlar virajı rahat ve hızlı bir şekile döner,hem de korkunç kazalar engellenir. Bu örnek gerçek hayatımızda da karşımıza çıkmaktadır.

Merkezkaç kuvvetin büyüklüğü; F_mk =m.V²/r eşitliğinden bulunur.Ayrıca bu eşitlikteki V, çizgisel hız olduğundan açısal hız ile yarıçapın çarpımı olarak da ifade edilebilir.(V=W.r)Bu eşitlikten merkezkaç kuvveti, F=m.w.w.r olarak da yazılabilir. Merkezkaç kuvveti merkezden uzaklaştıkça artar.