Fliehkraft (Zentrifugalkraft)

Scheinkräfte oder auf den Standpunkt kommt es an! Corioliskraft

Eine Kugel ist am äußeren Rand einer sich drehenden Scheibe befestigt.
Als sich die Kugel in der Höhe von Max befindet löst sich plötzlich die Befestigung und die Kugel fliegt weg (siehe Abbildung).

Wer wird von der Kugel getroffen? Max, Paul oder Otto?

Die Alltagserfahrungen jedes Einzelnen  führen oft zu einem Missverständnis. Fährt man z.B. mit dem Auto in eine Kurve wird man an die Seite gedrückt.  Man spricht dann landläufig davon, dass man von der "Fliehkraft" oder der "Zentrifugalkraft" an den Rand gedrückt wird

Die Kugel wird also durch die Zentripetalkraft ständig dazu gezwungen ihre Bewegung zur Scheibenmitte hin zu ändern.
Wenn sich dann die Befestigung löst, kann die Zentripetalkraft (in diesem Fall die Kraft, die die Befestigung ausübt) nicht mehr auf die Kugel wirken. Die Kugel bewegt sich dann also auf Grund ihrer Trägheit tangential zur ihrer bisherigen Kreisbahn.

 Ein kleines Gedankenexperiment: 

Stellen Sie sich einen Laster mit einer großen glatten Ladefläche vor. Darauf befindet sich ein Eisblock, der fast ohne Reibung darauf rutschen kann. Wenn der LKW anfährt, rutscht der Eisblock auf der Ladefläche nach hinten. Das tut er aber nicht deshalb, weil eine Kraft nach hinten wirkt, sondern weil er (von außen betrachtet) genau da liegen bleibt, wo er hingelegt wurde; der LKW fährt also unter dem Eisblock weg! Erst die Ladeklappe hält den Eisblock auf, der nun mitbeschleunigt wird. Fährt der LKW in eine Linkskurve passiert etwas Ähnliches: Er ist träge und möchte "eigentlich" weiter geradeaus fahren, der LKW biegt jedoch "unter ihm" ab, so dass das Eis an die rechte Seite rutscht. Dabei drückt also die LKW-Wand gegen den Eisblock; nicht jedoch der Eisblock gegen die LKW-Wand.

Wieso gibt es ein Wort für eine Kraft, die gar nicht existiert?

In den meisten Lexika findet sich sehr wohl ein Eintrag zur Zentrifugalkraft, meist gefolgt von der Erklärung der Zentrifuge. In der Zentrifuge werden (natürlich durch Zentrifugalkräfte...) verschieden dichte Materialien voneinander getrennt. In Wirklichkeit wirken aber auch in einer Zentrifuge Zentripetalkräfte. Daher bezeichnet man die so genannte Zentrifugalkraft als eine Scheinkraft. Denn es kommt dabei auf den Standpunkt des Betrachters an: 
Schaut man dem drehenden Karussell von außen aus zu, bewegen sich darin alle Fahrgäste mit einer bestimmten Geschwindigkeit. Für zwei sich im Karussell gegenüber stehende Menschen befindet sich der Andere aber in Ruhe: Die Entfernung zwischen beiden bleibt immer gleich. Für diesen Betrachter muss also eine Gegenkraft zu der zur Mitte hin gerichteten Zentripetalkraft existieren. Sonst würde man ja von der Zentripetalkraft in die Mitte gezogen (anstatt nach außen "gedrückt"). Für diese spezielle Betrachtung (also für den mitbewegten Beobachter in einem mitbewegten Bezugssystem) heißt die existierende Kraft Zentrifugalkraft.

Noch eine Erklärung zur Zentrifugalkraft  entnommen aus: http://www.educeth.ch/physik/leitprog/kreis/additum.html#heading200

Max (außerhalb der Scheibe) beobachtet:
Auf der Scheibe befindet sich eine Kugel, die durch eine Federwaage auf einer Kreisbahn gehalten wird. An der Federwaage können wir den Betrag der dazu benötigten Zentripetalkraft F Z = mw2 r direkt ablesen. 

Die Kreisscheibe dreht sich immer noch mit der Winkelgeschwindigkeit w.An ihrem Rand sei ein Vorhang, sodass wir nur sehen, was auf der Scheibe vorgeht. Wir wissen also erst einmal gar nicht, ob die Scheibe sich dreht oder nicht. Die Kugel ist jetzt, in Bezug auf die Kreisscheibe und unseren Standort auf der Scheibe, in Ruhe. Wir können sie mit den Augen fixieren und ihr folgen, ohne den Kopf zu drehen. Trotzdem können wir an der Federwaage eine Kraft ablesen. Erinnerst Sie sich an Newtons Trägheitsgesetz? Wenn ein Körper in Ruhe ist, so heben sich die auf ihn wirkenden Kräfte auf, ihre vektorielle Summe ist Null. Wir stehen vor der Alternative, die bisherigen Gesetze der Physik zu verwerfen oder anzunehmen, dass eine zusätzliche Kraft unbekannten Ursprungs wirkt, welche die Resultierende zu Null macht. Die neue Kraft, die diese aufhebt, wirkt demzufolge vom Kreiszentrum weg, dem Radius entlang nach außen. Und ihr Betrag ist gleich groß:
FFlieh=mw2r    (Zentrifugalkraft oder Fliehkraft)


Noch einmal Zentrifugalkraft bei Leifiphysik

Links:

http://www.smolinsky.net/physik/newton_axiome/das_erste_axiom.htm
http://www.ph-weingarten.de/homepage/faecher/physik/muckenfuss/gebiete/Wetter/08Dynamik/ExpCoriolis.pdf
 
http://docserv.urz.uni-heidelberg.de/physik1/data/kap2/bezugsys.htm

Corioliskraft

E-Mail: BRG Ried i. I - Physikauswahl Aktualisiert am 06.08.2003