La forza necessaria per trattenere un oggetto in movimento lungo una traiettoria circolare è detta forza centripeta. La parola centripeta deriva dalle parole latine per “centro”, centrum e “tendo verso”, petere. Di conseguenza, ne consegue che la forza centripeta è una forza che spinge un oggetto verso il centro. Se non fosse presente, l’oggetto manterrebbe il suo movimento in linea retta.
La forza centripeta si vede comunemente quando si guida un’auto. Ad esempio, se un’auto sta percorrendo una strada pianeggiante e diritta a velocità costante, è bilanciata dalla forza della strada e la coppia del motore bilancia le forze create dall’attrito e dal vento. In tal caso, l’auto è in equilibrio e la forza centripeta è nulla. Se l’auto si avvicina a una curva, la strada deve essere progettata per compensare la curva. La strada deve fornire una forza aggiuntiva in modo che l’auto possa girare la curva e non continuare su un percorso rettilineo.
Molte strade sono progettate in modo da essere rialzate sul bordo più esterno. Ciò crea una forza per mantenere le auto su una strada tortuosa. La strada rialzata o sopraelevata può essere chiaramente vista sui circuiti utilizzati per il ciclismo o sui circuiti circolari NASCAR®.
Guardare un satellite attraverso un telescopio è un modo per vedere la forza centripeta in azione. Il satellite segue un’orbita intorno alla Terra. In tal caso, la forza centripeta è l’attrazione gravitazionale tra la Terra e il satellite, poiché senza di essa il satellite viaggerebbe solo in linea retta. La stessa teoria può essere utilizzata anche per la forza centripeta che mantiene i pianeti in orbita attorno al sole. Con i pianeti, la forza è fornita dal Sole invece che dalla Terra.
Ci sono modi semplici per vedere la forza centripeta all’opera attraverso la sperimentazione a casa. Ad esempio, prendi un palloncino trasparente e metti una moneta all’interno del palloncino. Quindi, gonfia il palloncino con la bocca in modo che sia torbido alle due estremità e chiaro al centro. Se l’intero pallone è pulito, c’è troppa aria. Tieni il palloncino al collo con una mano e inizia a farlo roteare.
All’inizio, potrebbe sembrare che la moneta salti all’interno del pallone. Alla fine, rotolerà all’interno del pallone, proprio come un motociclista su una pista da corsa. Una volta avviata, la moneta dovrebbe orbitare all’interno del pallone per mezzo minuto o più. Questa è la forza centripeta.