Merkezcil kuvvet, bir nesnenin dairesel bir yol boyunca hareket etmeye devam etmesi için bu nesneye etki eden net kuvvettir.

Merkezcil ivme konulu makalemizde, $r$‍ yarıçaplı bir dairesel yolda $v$‍ hızıyla yol alan herhangi bir nesnenin, izlediği yolun merkezine doğru aşağıdaki ivmeyi deneyimlediğini öğrenmiştik:

$a=\frac{v^2}{r}$‍.

Bununla birlikte, nesnenin ilk başta dairesel bir yol izleyerek hareket etmeye nasıl başladığını sorgulamalıyız. Newton’un 1. yasası bir nesneye etki eden bir dış kuvvet olmadığı sürece, bu nesnenin düz bir yol izlemeye devam edeceğini söyler. Buradaki dış kuvvet, merkezcil kuvvettir.

Merkezcil kuvvetin bir temel kuvvet olmadığını, ancak bir nesnenin dairesel bir yol izlemesini sağlayan net kuvvete verilen bir ad olduğunu anlamak önemlidir. Sallanan bir topa bağlı ipteki gerilim kuvveti ve bir uyduyu yöründede tutat yer çekimi kuvvetlerinin ikisi de, merkezcil kuvvetlere örnektir. Toplandıklarında (vektör toplamayla) dairesel bir yörüngenin merkezine doğru bir net kuvvet vermeleri kaydıyla, çok sayıda bireysel kuvvet merkezcil kuvvettir.

Newton'ın 2. yasasıyla başlarsak:

ve sonra bunu merkezcil ivmeye eşitlersek,

$F_C$‍ merkezcil kuvvetinin büyüklüğünün

olduğunu ve bunun daima dairesel yolun merkezine doğru olduğunu gösterebiliriz. Buna denk şekilde, eğer $\omega$‍ açısal hız ise, bu durumda $v=r\omega$‍ olduğundan,

$F_c=mr{\omega }^2$‍ 'dir.

Merkezcil kuvveti net şekilde gösteren bir düzenek, şekil 1'de gösterildiği gibi, dengeleyici bir ağırlığa ($m_2$‍) bağlı olan, düşey bir tüpten geçen ağırlığı düşük olan bir ipe bağlı, yatay bir çember çizecek şekilde dönen bir kütledir ($m_1$‍).

Alıştırma 1: Eğer $m_1$‍ yarıçapı $1\mathrm{m}$‍ olan bir çemberde dönen $1\mathrm{kg}$‍'lık bir kütleyse ve $m_2=4\mathrm{kg}$‍ ise, kütlenin düşey hareket etmediği ve iple tüp arasındaki sürtünmenin minimum olduğu varsayılırsa, açısal hız nedir?

Alıştırma 2a: Büyük bir rüzgar türbininin kolları 35 m uzunluktadır ve kollardan her birisi 10.000 kg ağırlıktadır. Bir kolun kütle merkezinin konumu, kolun uzunluğunun ortasındadır. Eğer türbin 20 devir/dakika hızla dönüyorsa, dönen bir kolu ana gövdeye tutturan civatalara uygulanan gerilim kuvveti nedir?