Schijnkracht

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
(Doorverwezen vanaf Traagheidskracht)
Naar navigatie springen Naar zoeken springen

Een schijnkracht, traagheidskracht of ook inertiaalkracht is een kracht die wordt waargenomen als een beweging vanuit een coördinatenstelsel wordt bekeken dat zelf aan een versnelling onderhevig is. Indien men binnen zo'n stelsel de eerste wet van Newton wil laten kloppen moet een schijnkracht worden ingevoerd. Als men bewegingen bestudeert vanuit een inertiaalstelsel, vanuit een niet-versneld referentiestelsel zijn er geen schijnkrachten nodig.

In een startende auto, een vertrekkende lift of op een draaiende planeet lijkt het alsof op voorwerpen een extra kracht wordt uitgeoefend. Dat is in het geval van de auto en de lift een inertiaalkracht, in het geval van de planeet een middelpuntvliedende kracht en/of een corioliskracht.

Formules[bewerken]

Volgens de eerste wet van Newton moet de vectoriële som van alle krachten op een puntmassa gelijk aan nul zijn als het niet versnelt. Als het coördinatenstelsel waarin wordt gemeten zelf wel versnelt moet er dus een traagheidskracht worden ingevoerd. Met .

Versnelling in rechte lijn[bewerken]

Voor astronauten in een spaceshuttle lijkt het alsof er een extra zwaartekracht is.

Als een coördinatenstelsel een tijdsafhankelijke translatie ten opzichte van een inertiaalstelsel uitvoert is de schijnkracht per massa-eenheid overal gelijk, en alleen eventueel afhankelijk van de tijd.

Het eenvoudigste voorbeeld is een auto die hard optrekt, waarbij de bestuurder voelt dat hij in de stoel wordt gedrukt. Om de snelheid te veranderen moet er een kracht worden uitgeoefend.

Indien voor alle metingen de binnenkant van de auto als uitgangspunt, als referentiestelsel worden genomen dan beweegt de passagier niet en moeten alle krachten samen nul zijn. Dus moet er een kracht worden ingevoerd. Die kracht werkt op de bestuurder en drukt hem in de stoel. De kracht, die moet worden ingevoerd worden, de schijnkracht. In werkelijkheid is die kracht er niet, de auto beweegt namelijk wel en de passagier verandert van snelheid. Het is de stoel die de passagier duwt, niet andersom.

Cirkelvormige beweging[bewerken]

Als een auto een bocht maakt worden de inzittenden naar buiten toe geduwd. Iemand die naast de weg staat, ziet dat het de auto-stoelen of de auto-deur is, die tegen de inzittenden aan duwen: als de deur open zou gaan zouden de inzittenden rechtdoor de auto uitvliegen, die zelf een bocht maakt.

Er zijn drie schijnkrachten in te voeren die op een waarnemer werken, die zich in een draaiend stelsel bevindt:

Als de draaiing niet eenparig is, is er nog

  • de Eulerkracht.

Wisseling van perspectief[bewerken]

Het vermogen om een proef eerst vanuit één standpunt te bekijken en dan vanuit een ander standpunt is bijzonder nuttig gebleken in de natuurkunde. Het stelde Christiaan Huygens in staat om botsingsregels voor biljartballen op te stellen, het hielp Isaac Newton om de regels van vallende appels in overeenstemming te brengen met de regels voor manen en planeten.

Misschien wel de meest vérgaande stap nam Albert Einstein bij het opstellen van zijn equivalentieprincipe: hij stelde dat zwaartekracht, op dat moment de geheimzinnigste van de fundamentele krachten, ook op te vatten is als een schijnkracht. Wat wij beleven als de zwaartekracht tussen een voorwerp en de aarde is eigenlijk een manifestatie van de traagheid van dat voorwerp.