5.16: قوة الطرد المركزي

تبدو القوى الزائفة، أو القوى الوهمية، وكأنها تؤثر على جسم متحرك في إطار مرجعي دوار بالنسبة إلى إطار مرجعي قصوري. هذه القوى ليست قوى حقيقية بل هي بنيات رياضية ويتم تقديمها لتبسيط الحسابات في إطار غير قصوري أثناء استخدام قوانين نيوتن للحركة. تشمل الأمثلة الشائعة للقوى الزائفة قوى الطرد المركزي، وقوات كوريوليس، وقوات أويلر. تعتبر هذه القوى ضرورية في مجالات مثل الميكانيكا، والفيزياء الفلكية، وديناميكيات الموائع، حيث تتم مواجهة حركة الأجسام في الإطارات المرجعية غير القصورية بشكل شائع.

لنفترض أن هناك كرة مربوطة بخيط يدور في مستوى أفقي. وفقًا لقانون نيوتن الأول للحركة، عند مراقبتها من خلال إطار مرجعي بالقصور الذاتي، فإن الكرة ستتحرك في خط مستقيم. ومع ذلك، فإن الشد في الخيط يوفر قوة الجذب المركزي بشكل مستمر للحفاظ على تحرك الكرة في مسار دائري. قوة الطرد المركزي ليست مطلوبة في هذا الإطار بالقصور الذاتي حيث يمكن وصف كل الحركة بشكل مناسب باستخدام القوى الحقيقية وقوانين نيوتن للحركة فقط.

الآن، فكر في إطار مرجعي يدور مع الكرة حول نفس محور الكرة. كما نرى من هذا الإطار، فإن الكرة ثابتة. ومع ذلك، فإن قوة الشد في الخيط أو قوة الجذب المركزي لا تزال تؤثر على الكرة الموجهة نحو محور الدوران.

وهذا يتناقض مع قوانين نيوتن للحركة، والتي بموجبها يجب أن تتسارع الكرة في اتجاه محصلة القوة المؤثرة، أي في اتجاه محور الدوران. إن إدخال قوة طرد مركزية مساوية ومعاكسة لقوة الجذب المركزي يحل المشكلة. القوة المحصلة المؤثرة على الكرة تساوي صفرًا، مما يبقيها ثابتة في الإطار المرجعي الدوار.

القوى الوهمية ضرورية لصياغة معادلات الحركة الصحيحة باستخدام أول قانونين لنيوتن. ومع ذلك، فإن القوى الوهمية لا تخضع لقانون نيوتن الثالث، الذي يقضي بوجود القوى المتساوية والمتضادة في نفس الإطار المرجعي. وهذا يعني أن قوى الطرد المركزي والجذب المركزي ليست قوى فعل ورد فعل.