Kas ir centripetālais paātrinājums?

Ja ķermenis pārvietojas pa taisnu līniju, tad tā paātrinājums raksturo, cik ātri mainās tā ātrums. Ja objekts pārvietojas pa apļveida ceļu, tad centripetālais paātrinājums izskaidro, cik ātri mainās tā tangenciālais ātrums. Tangenciālais ātrums ir mērs, cik ātri objekts maina virzienu vai griežas ap apli, kā arī faktiskais ātrums, kādā tas pārvietojas.

Centripetālais paātrinājums ir vektors, kas nozīmē, ka tam ir gan lielums, gan virziens. Virziens vienmēr norāda uz iekšu uz apļa centru, jo tas ir virziens, kurā rotējošs objekts vienmēr paātrinās. Tas bieži vien ir mulsinošs jēdziens, jo objekts, kas veic apļveida kustību, nepaātrina apļa centru. Tas ir tāpēc, ka saskaņā ar Ņūtona likumiem objekta paātrinājums vienmēr ir virzienā, ar kuru spēks darbojas. Lai objekts pārvietotos pa apli, ir jābūt spēkam, kas nāk no apļa centra, tāpēc tas ir paātrinājuma virziens.

Matemātikā apļveida paātrinājuma lielums jeb lielums ir proporcionāls objekta ātrumam un tā leņķiskā ātruma kvadrātam. Leņķiskais ātrums ir ātrums, ar kādu mainās objekta leņķis. Tas nozīmē, ka centripetālais paātrinājums ievērojami palielinās, palielinoties leņķiskajam ātrumam.

Centrpetālais paātrinājums ir cieši saistīts ar centripetālo spēku. Saskaņā ar Ņūtona likumiem centripetālais spēks ir vienāds ar centripetālo paātrinājumu, kas reizināts ar objekta masu. Citiem vārdiem sakot, centripetālais spēks ir kopējais spēks, kas iedarbojas uz objektu, kas liek tam pārvietoties pa apli.

Apļveida kustības piemērs ir mēness, kas riņķo ap Zemi. Mēnesim riņķojot orbītā, uz to iedarbojas spēks, ko rada Zemes gravitācijas spēks. Tas nozīmē, ka tas pastāvīgi “krīt” pret Zemi, un tāpēc tam ir centripetālais paātrinājums, kas vērsts uz Zemes centru, lai gan tas saglabā pietiekamu ātrumu, lai paliktu apļveida orbītā.