구심력과 원심력의 차이

구심력 (Centripetal Force)은 아래 그림의 물체 A가 원이나 커브를 그리며 이동하도록 하는 힘이다.

원심력 (Centrifugal Force)은 아래 그림의 물체 A가 구심력을 받아 원이나 커브를 그리며 이동할 때 물체 A 또는 물체 A 내부의 물체가 받은 힘이다.

실에 매달린 물체가 원 운동을 할때 물체가 받는 구심력과 원심력은 방향은 반대이고 크기는 같으며 구하는 식은 다음과 같다.

회전 각속도로 나타내면 다음과 같다.

실에 매달린 물체가 원 운동을 할때 구심력과 원심력의 크기가 같고 방향이 반대라면 알짜힘은 영이고 물체가 원이 아니라 직선 운동을 할거라고 착각하기 싶다. 하지만, 구심력과 원심력은 크기가 같고 방향이 반대지만 구심력과 원심력의 벡터 방향은 회전하기 때문에 물체가 원 운동을 하는 것이다. 이때, 일정한 속도로 원 운동을 하는 물체가 받는 힘의 방향과 운동 방향이 90도 이기 때문에 물체에 추가되는 에너지는 없다.

구심력과 원심력을 오해하는 경우가 많은데 그 이유 중 하나는 힘은 스칼라가 아니라 벡터라는 것을 간과하는 것이다. 힘은 벡터이기 때문에 크기와 방향을 가지고 있고 힘의 방향이 변해도 힘은 변하는 것이다. 구심력이나 원심력은 크기가 같다고 해도 방향은 계속 변할 수 있다. 그리고, 힘의 방향과 이동 방향이 90도가 되어 에너지 입출력이 없을 수도 있다.