Zentripetalkraft

Die Zentripetalkraft ist die Kraft, die auf ein Objekt wirkt, um es auf einer kreisförmigen Umlaufbahn zu halten. Die Größenordnung der Zentripetalkraft für ein Objekt mit der Masse m, das sich auf einer kreisförmigen Umlaufbahn befindet (mit dem Radius r), bei einer konstanten Tangentialgeschwindigkeit v, ist durch F_c=mv²/r gegeben (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1: Schematische Darstellung einer kreisförmigen Bewegung eines Objekts mit der Masse m

Es kann nützlich sein, die Zentripetalkraft in Bezug auf die Winkelgeschwindigkeit ω darzustellen: ω = vr und F_c=mrω². Die Umlaufperiode wird durch T= 2π/ω gegeben, sodass die Zentripetalkraft als F_c=mr(2π/T)² dargestellt werden kann.
Die Zentripetalbeschleunigung (nach dem zweiten Newtonschem Axiom) ist durch v²/r gegeben und radial in Richtung der Mitte der kreisförmigen Bahn ausgerichtet.

Durch F_c=mr(2π/T)² kann die Zentripetalbeschleunigung z.B. eines Satelliten berechnet werden, wenn der Radius und die Periode T gegeben sind. Newton konnte anhand der Distanz des Monds von der Erde und der Zeit, die der Mond für eine Umkreisung benötigt, die Zentripetalbeschleunigung des Mondes berechnen. Von dieser hat er dann das Abstandsgesetz abgeleitet.