Centrifugalkraften är ingen yttre kraft

Varför ändrar en bil fart och rörelseriktning? Det ska Bildrullens hjultomte försöka illustrera de sista sex dagarna före julafton. För att det ska fungera utan missförstånd, skrotar vi först begreppen centrifugalkraft och levande kraft.

Först publicerad bakom lucka nr.18 i Hjulkalendern 2013

Presentationsbild ur Körkortsboken från www.str.se
Föreläsningsunderlag för kursen Farkostteknik vid Linköpings universitet. Framtaget efter initiativ och på uppdrag av Sveriges Trafikskolors Riksförbund, www.str.se

Lärarna i Sveriges Trafikskolors Riksförbund, STR, hade fått sin auktoritet ifrågasatt av fysikutbildade studenter, när man gick igenom Körkortsbokens kapitel om bilens köregenskaper. Där likställdes centrifugalkraften med sidkraften som “orsakar sladd när väggreppet inte räcker till” (från vänstra sidan av bilden ovan).

Inom fysiken och den Newtonska mekaniken resonerar vi tvärtom. Sidkrafterna på däcken från vägen krävs för att få bilen att svänga (se högra sidan av bilden ovan). På samma sätt kan det gamla och oegentliga begreppet “levande kraft” förvirra, eftersom det ofta avser rörelseenergi – som kräver en motriktad bromskraft för att minska.

STR och deras läroboksförfattare anlitade mig därför för att reda ut begreppen och stötta trafiklärarna med läromedel som återgav dem berättigad auktoritet även bland fysikutbildade körkortsaspiranter. Med hjälp av en diagnostisk test från kollegan Jonte Bernhard vid Linköpings universitet grundlades den nödvändiga förändringen i tankemodellerna hos seminariedeltagarna i Landskrona (STR:s kansli finns där).
Ett exempel på resultat finns i textförändringen på sid 122 i Körkortsboken från 2002 till 2003 års upplaga enligt bilden ovan.

De här distinktionerna spelar kanske ingen större roll i den grundläggande körkortsutbildningen, som bortser från bilens rotationsrörelser, styrbarhet och stabilitet. Men inom fysiken blir det inkonsekvent och opraktiskt att räkna med centrifugalkraft och levande kraft, som egentligen inte är några krafter i den Newtonska mekanikens begreppsvärld. Se också min artikel i Nationalencyklopedin under uppslagsordet sidkraft.

Hjulkalenderns närmast följande luckor (nr.19-23) kommer därför att använda ordet kraft i fysikens mening. Som hjälp för att ‘glömma’ centrifugalkraften kan vi applicera den första av Newtons tre klassiska lagar på bilar med följande formulering:

Om inga yttre krafter verkar på bilen, fortsätter dess tyngdpunkt att röra sig rätlinjigt med oförändrad hastighet och riktning.

Från månfärder till antisladdsystem

I utvecklingen bakom Apolloprojektets månvandring 1969 etablerades en fysikbaserad farkostteknologi (lära om farkostteknik), som har anammats av bilindustrin. Utan den samsynen på fordonsfysik under decennierna före millennieskiftet hade vi knappast kunnat köpa massproducerade bilar i dag med avancerade antisladdsystem, som styr bilen med bromsarna om den inte rör sig dit ratten pekar.

Den snabba IT-utvecklingen har förstås varit en nödvändig förutsättning för de stabiliserande reglersystemen även i vägfordon. Men snabba datorer är inte tillräckligt, om deras instruktioner är flertydiga eller felaktiga för vissa situationer. Datorprogram begränsas ju av GIGO- eller SISU-principen (Garbage In Garbage Out / Skräp In Skräp Ut).

_________

Klicka här för att lista alla öppnade luckor i 2013 års adventskalender på bildrullen.se.

Författare: Lennart Strandberg

Professor (emeritus) vid Linköpings universitet; Oberoende haveriutredare och olycksanalytiker i eget företag stop.se; Körkort A BE CE DE; Tävlingsförare i svenska bileliten och på mc i enduro; Experimentell och epidemiologisk forskning om trafikantbeteende, biomekanik och kördynamik i kritiska situationer; Professor i teknisk olycksfallsforskning vid tidigare Arbetsmedicinska institutet.

3 reaktioner till “Centrifugalkraften är ingen yttre kraft”

  1. Glömmer aldrig min gamla Fysiklärare Lennart (Nilsson dock….)
    som röt i

    “De fiiiinns ingen centrifugalkraft”

    Det är väl närmast en analogi ? Levande kraft osv strider väl som du nämner mot hur vi ser på universum idag. Massa i rörelse har väl riktningar men inga okända krafter förklarar detta.

Dina insikter och konstruktiva förslag: