Fliehkraft

Die Fliehkraft (auch Zentrifugalkraft oder Schwungkraft genannt), ist eine Kraft, die bei Dreh- und Kreisbewegungen auftritt und in Richtung des Radius von der Rotationsachse nach außen gerichtet ist. Einfach gesprochen wirkt sie in einer Kurve immer nach außen. Der Gegenspieler / die Gegenkraft der Zentrifugalkraft ist die Zentripetalkraft.

Die Fliehkraft ist größer je schneller eine Kurve durchfahren wird und je enger die Kurve ist.

Möglichkeiten, die Fliehkraft zu reduzieren:

• Geschwindigkeit verringern.
• Radius vergrößern, also die Kurve nicht so eng durchfahren.

Ist also die Kurve vorgegeben z. B. durch eine Straße, muss zwangsläufig die Geschwindigkeit reduziert werden, damit die Fliehkraft verringert wird und es nicht gefährlich wird.

Wobei tritt die Fliehkraft auf?

Überall wo Kreisbewegungen stattfinden, wirkt auch eine Fliehkraft. Dabei muss ein Kreis nicht vollständig durchfahren werden, es reicht auch nur ein Teil eines Kreises.

Dies ist z. B. der Fall bei:

• Durchfahren einer Kurve mit einem Fahrzeug. Das kann ein Pkw, Lkw aber auch ein Stapler oder eine Baumaschine sein.
• Kettenkarussell: Ein Karussell ist ein gutes alltägliches Beispiel zum verdeutlichen der Fliehkraft, da man die Wirkung der Fliehkraft dabei nicht nur spürt sondern auch sieht. Steht das Karussell still, hängen die Sitze lotrecht an den Ketten nach unten. Beginnt es sich zu drehen, werden die Sitze nach außen gedrückt. Je schneller es dreht, desto mehr werden die Sitze nach außen gedreht.
• Schwenken eines Auslegers von einem Kran (Schwenkarmkran, Turmdrehkran, Autokran), Bagger oder Teleskopstapler mit drehbarem Oberwagen.
• Pendeln: Beim Verfahren von hängenden Lasten beginnen diese schnell zu pendeln. Schaut man sich die Pendelbewegung genauer an, erkennt man auch hier einen Teil einer Kreisbewegung. Die Fliehkraft wird auch hier nach außen, was in diesem Fall nach unten ist.

Doch warum ist die Fliehkraft wichtig und was passiert, wenn sie zu groß ist?

Die Fliehkraft ist einer der häufigsten Gründe, weshalb Fahrzeuge, Arbeitsmaschinen und mobile Arbeitsmittel umkippen.

Wird mit einem Gabelstapler eine Kurve zu schnell oder eng durchfahren, dann kippt dieser um. Das passiert noch schneller, wenn die transportierte Last hoch ist, da die Fliehkraft gedanklich am Schwerpunkt angreift. Ist die Last hoch, ist auch der Schwerpunkt hoch und damit hat die Fliehkraft durch den größeren Hebelarm leichteres Spiel den Stapler samt Last umzustürzen.

Ebenso kann die Fliehkraft beim Schwenken eines Auslegers dazu führen, dass ein Kran umkippt, vor allem wenn schwere Lasten zu schnell geschwenkt werden.

Ist die Fliehkraft das gleiche wie Trägheitskraft?

Die Fliehkraft ist eine Sonderform der Trägheitskraft, da sie ebenfalls aus der Massenträgheit von Körpern resultiert.

Die klassische Trägheitskraft wirkt immer dann, wenn Körper ihre Geschwindigkeit - genauer die Höhe der Geschwindigkeit - verändern, also beim Beschleunigen oder Bremsen.
Im Falle der Fliehkraft erfolgt die Änderung nicht dahingehend, wie schnell, sondern in welche Richtung sich ein Körper bewegt. Auch dadurch entsteht eine Trägheitskraft, nämlich die Fliehkraft.

Formeln zur Berechnung der Fliehkraft

Die Fliehkraft wird in Newton (Abkürzung: N) angegeben.

Die klassische Formel zur Berechnung der Fliehkraft lautet:

Diese Formel ist vor allem dann nützlich, wenn man die Höhe der Geschwindigkeit kennt, also z. B. bei einem Fahrzeug mit einem Tacho.

Dadurch, dass an der Geschwindigkeit (klein "v") ein Quadrat steht, lässt sich auch der Merksatz erklären, den vielleicht der eine oder die andere kennt:

"Wenn sich die Geschwindigkeit verdoppelt, vervierfacht sich die Fliehkraft."

Setzt man nämlich einen Wert ein, der doppelt so groß ist und quadriert diesen (multipliziert ihn mit sich selbst), dann kommt ein Wert heraus, der viermal so groß ist.

Beispiel:

• Eine Kurve wird mit 10 km/h durchfahren. Wenn man 10 quadriert, also 10 mal 10 rechnet, ergibt das 100.
• Durchfährt man eine Kurve stattdessen doppelt so schnell, also mit 20 km/h kommt bei der Quadrierung (20 mal 20) bereits 400 heraus, was vier mal so groß ist wie 100.

Eine weitere Formel für die Berechnung der Fliehkraft ist:

Wobei "N" die Drehzahl/Drehrate ist, die in meist in Umdrehungen pro Minute oder in Umdrehungen pro Sekunde angegeben wird.

Diese Formel ist dann nützlich, wenn die Geschwindigkeit nicht bekannt ist, dafür aber die Drehgeschwindigkeit. Das trifft auf die oben genannten Beispiele des Kettenkarussells und auch auf die Schwenkbewegungen von Auslegern.