Was ist der Unterschied zwischen Zentrifugalkraft und Zentripetalkraft?
Der Unterschied ist grundlegend: Die Zentrifugalkraft ist eine fiktive Kraft, welche dazu dient gewisse physikalische Probleme zu vereinfachen, i.e. beschleunigte Beobachter.
Die Zentripetalkraft hingegen, ist ein Phänomen, das nach der physikalischen Definition von Kraft, die entsprechenden Kriterien erfüllt.
Es ist auch nichts schlimmes daran, sich das Konzept der Zentrifugalkraft zunutze zu machen, solange man sich darüber im Klaren ist, was es bedeutet.
Hier eine Demonstration, die zeigt warum es absurd ist, zu glauben, dass die Zentrifugalkraft eine tatsächlich auftretende Kraft sei:
Vorab stellen wir ein Paar Konzepte klar:
Ein kreisendes Objekt ändert stets seine Geschwindigkeit, nämlich deren Richtung, andernfalls würde es nicht kreisen oder eine Kurve beschreiben, sondern sich in gerader Richtung weiterbewegen.
Für eine solche Änderung der Geschwindigkeit (ja, auch wenn es lediglich die Richtung betrifft und nicht deren Betrag) ist immer eine entsprechende Beschleunigung vonnöten, nämlich die Zentripetalbeschleunigung. Diese steht stets orthogonal zur Richtung des Geschwindigkeitsvektors.
Damit ein Körper einer solchen Beschleunigung unterliegen kann, muss die Summe aller auf ihn wirkenden Kräfte ungleich null sein. Ohne effektive Kraft (also wenn sich alle Kräfte zu null addieren) kommt keine Beschleunigung zustande.
Nehmen wir also nun das Bsp. mit der Kugel an der Schnur, welche sich im Kreis dreht. Vernachlässigen wir alle Reibungskräfte und nehmen eine horizontale Fläche an, auf welcher die Kugel gleitet.
Hier eine Ansicht von oben:
Wie man an den grauen Pfeilen sieht, muss sich die Geschwindigkeit stets in ihrer Richtung ändern. Dies ermöglicht die Schnur (schwarz), welche eine Kraft in Richtung Kreiszentrum (rosa eingezeichnet) auf die Kugel ausübt. Diese Kraft - da sie von keiner anderen aufgehoben wird - resultiert in einer Beschleunigung (grün), die wiederum die Richtung der Geschwindigkeit fortlaufend ändert.
Was würde nun passieren, wenn hier eine Zentrifugalkraft (blau) aufträte? Siehe hier:
Und wenn v (Geschwindigkeit) konstant ist, ist Folgendes der Fall:
Übrigens: eine Kraft wird immer von einem Körper (System) auf ein anderes ausgeübt. Im Falle der Zentripetalkraft ist es die Schnur. Wer sollte also diese Fliehkraft auf die Kugel ausüben? Da bliebe ja nur noch ein göttliches Wesen übrig…