Центростремительная сила — сила, действующая на тело, движущееся по криволинейной траектории, в лабораторной системе отсчёта, направленная перпендикулярно вектору скорости тела в сторону центра траектории.  Центростремительная сила по модулю равна F=m v²/r, где m — масса тела, v — его скорость, а r — радиус кривизны траектории, по которой движется тело. Центростремительная сила является причиной возникновения центростремительного ускорения тела. При прямолинейном движении центростремительная сила равна нулю.

Если привести диск в равномерное вращение, то угол поворота φ возрастает со временем равномерно; линейная скорость какой-либо точки диска зависит также от её расстояния от оси вращения. В равномерном вращательном движении понятие угловой скорости соответствует понятию линейной скорости в равномерном прямолинейном движении. Угол вращения в большинстве случаев измеряют в дуговых единицах, т.е длиной дуги круга с радиусом, равным 1, стягивающей центральный угол φ; при этом угловая скорость ω численно равна линейной скорости какой-либо точки на окружности единичного радиуса. Один полный поворот происходит за время Т; соответствующий путь за это время есть 2π. Тогда угловая скорость

Если диск совершает в секунду v оборотов, то

v – называется частотой, Т – периодом вращения.
Для точки круга, отстоящей от центра вращения на расстоянии r, имеем:

В равномерном круговом движении ω постоянна; в неравномерном круговом движении, например у затормаживающего диска, угловая скорость переменна.

Угловое ускорение (угловое замедление)

В равномерном круговом движении численное значение линейной скорости каждой точки также остается постоянным, меняется только направление скорости. Изменение направления может быть вызвано только действием силы. так как последняя направлена к центру круга, то она называется центростремительной силой.

Круговое равномерное движение можно разложить на два движения: движение тангенциальное, равномерное, и движение в направлении центра притяжения, ускоренное. Постоянная притягивающая сила Z создает равномерно-ускоренное движение. Путь в тангенциальном направлении: vt, путь к центру вращения: ½ (bt²).

По теореме Пифагора получается:

При малом t, пренебрегая последним членом, получаем центростремительное ускорение b = v²/r , отсюда

Центростремительной силе Z, заставляющей тело совершать (вместо прямолинейного) круговое движение, тело противопоставляет сопротивление инерции; последнее называется центробежной силой F (рис. 2). Центростремительная сила, как показывает формула Z = m r ω², тем больше, чем больше расстояние от оси вращения.

Центробежная сила равна и противоположна по направлению центростремительной силе.

Круговой упругий обруч принимает форму эллипса при быстром вращении, причем его малая ось совпадает с осью вращения (рис.1а).

Шарообразный сосуд со ртутью и окрашенной водой (рис.50.б) Плотность ртути больше, чем воды, поэтому ртуть развивает большую центробежную силу и образует центральное кольцо; боковые кольца образует вода (рис.1б).

Применение центростремительной силы: центрифуги, центробежный регулятор паровой машины, бельевая сушилка.

Создание центростремительных сил: повышение внешнего рельса на закруглениях ж.д. пути, наклон велосипеда к центру круга (рис.2). При наклоне велосипеда вес разлагается на горизонтальную центростремительную силу Z и прижимающую силу D, проходящую в плоскости колеса.

 

.

 

Центробежная форсунка (рис. 1) состоит из трех основных элементов входных тангенциальных каналов 1 камеры закручивания 2 и выходного отверстия 3, называемого соплом истечения. Принцип действия ее заключается в том, что поток жидкости сначала подвергается закрутке, а затем сужению. В процессе сужения потока значительно возрастает окружная составляющая скорости, возникают значительные центробежные силы, образующие в выходном отверстии тонкую пленку кольцевого сечения, которая по выходе из форсунки распадается на мельчайши капли. Вдоль оси форсунки при этом образуется воздушный (газовый) вихрь 4, аналогичный вихревой воронке, которая образуется при истечении жидкости из сосуда через данное отверстие. Вихревое отверстия таким образом, заполнено кольцевым потоком 5 или пленкой только по периферии. Центральная часть от выходного отверстия до задней стени камеры занята воздушным вихрем.