Na temelju proračuna kolika bi trebalo biti centrifugalna sila u galaksijama koje se rotiraju naučnici su zaključili da mora postojati neka dodatna, nevidljiva tvar jer vidljiva nije dovoljna da ih svojom gravitacijom održi na okupu da se ne razlete.
Svako je u životu imao prilike videti na delu ili osetiti ono što se obično naziva centrifugalna sila. U centrifugi, na nekom vrtuljku u dečjem igralištu, na ljuljašci, u autu na krivini ili vrteći se ukrug u plesu. Ona je u naučnofanstastičnim filmovima rešenje pomoću kojeg se u svemiru, u bestežinskom stanju, stvara zamena za zemaljsku gravitaciju. Obično velike letelice za udaljena putovanja ili, pak, futurističke svemirske stanice imaju neki deo koji izgleda kao golemi točak koji se okreće. Na njegovom rubu nalaze se prostorije u kojima se ta rotacija manifestuje kao centrifugalna sila koja svemirske putnike drži priljubljenima za pod.
Centrifugalna sila imala je važnu ulogu u otkrivanju tamne materije. Naime, na temelju proračuna kolika bi trebalo biti centrifugalna sila u galaksijama koje se rotiraju naučnici su zaključili da mora postojati neka dodatna, nevidljiva tvar jer vidljiva nije dovoljna da ih svojom gravitacijom održi na okupu da se ne razlete. I nazvana je tamnom materijom jer ne ulazi u interakcije s vidljivom tvari i nije vidljiva za posUprkos tojeće uređaje.
Uprkos tome što smo je svi imali prilike videti na delu, osetiti i što može biti vrlo korisna, centrifugalna sila se u fizici, strogo gledano, ne smatra stvarnom silom. To je zato što je, za razliku od stvarnih sila koje imaju izvor u interakcijama između tela ili polja, ona u biti rezultat inercije – tendencije tela da održava svoje stanje jednolikog kretanja u pravolinijskom smeru. Naime, kada se neko telo vrti, ono teži da nastavi kretanje tangencijalno na svoju putanju.
Nemogućnost da nastavi da se kreće u smeru inercije rezultira pojavom sile koja izgleda kao da telo tera od centra rotacije. Međutim, ta sila je samo reakcija na centripetalnu silu koja deluje prema središtu vrčenja i ne dozvoljava telu da napusti kružnu putanju. Jednostavan način da to intuitivno doživimo jeste da pokrenemo lopticu da se vrti unutar kruga, a zatim je u nekom trenutku otpustimo i posmatramo u kojem će smeru nastaviti kretanje. Ona neće pobeći od središta, kako bi se očekivalo da je stvarna sila koja deluje od centra kruga ka spolja, već će se nastaviti kretati u smeru tangente (video dole). Iz rotirajućeg referentnog okvira može se činiti da tu deluje neka stvarna sila, ali van njega lakše je videti šta se zapravo događa.
Stvarnim silama u fizici smatraju se one koje imaju jasan uzrok i posledice i mogu se izmeriti i opisati pomoću fizičkih zakona. Fizika razlikuje četiri temeljne sile:
- Gravitaciona – privlačna sila koja deluje između svih tela koja imaju masu.
- Elektromagnetska – privlačna ili odbojna sila koja deluje između električno nabijenih čestica.
- Slaba nuklearna – deluje među kvarkovima i leptonima, a odgovorna je za određene vrste radioaktivnog raspada, poput raspada neutrona.
- Jaka nuklearna – drži na okupu kvarkove i gluone u nukleonima (protonima i neutronima), a time i jezgre atoma. Najmoćnija je sila u prirodi, a deluje samo na vrlo malim udaljenostima.
Ove fundamentalne sile temelj su na kojem počiva naše razumijevanje svijeta i svemira. Bez njih ne bi bilo moguće objasniti kretanje planeta, rad elektroničkih uređaja ili kako stojimo na Zemlji.
Sve ostale sile koje opažamo, poput trenja kada kočimo, elastične sile opruge ili sile teže što nas pritiska kada stojimo na tlu, posledica su interakcija temeljnih sila. Dakle, centrifugalna sila je korisna fikcija koja nam pomaže da razumemo i opišemo određene fenomene u rotirajućim sisteima, ali kada govorimo o stvarnim silama što oblikuju naš svet, mislimo na temeljne interakcije koje su srž fizike.
Fizičari centripetalnu silu neće opisati kao fiktivnu, no ona se ne smatra ni fundamentalnom. Centripetalna sila je svaka sila koja neprekidno skreće česticu ili telo s pravolinijskog puta prema određenom središtu. Primeri centripetalnih sila, pored ostalog, uključuju gravitacionu silu koja održava satelite u orbiti oko Zemlje i Lorencovu silu koja deluje na nabijene čestice u magnetskom polju. Istaknimo za kraj da sve objašnjeno ne znači da je pogrešno reći centrifugalna sila, baš kao što nije reći sila trenja ili sila teže. Pogledajte: https://www.youtube.com/watch?v=yAfg_8OLjvs.
(Ilustracija Shutterstock)
(Indeks)
