Tehnično je radialna sila vsaka sila, ki deluje v ravni črti. V fiziki se pogosto uporablja za opis vpliva, ki se izvaja pravokotno – pod pravim kotom – na središčnico ali os predmeta, ki potuje po orbitalni poti. Preprosto povedano, krogla, ki se zavihti v loku na koncu dolžine vrvice, bo izkusila to silo, tako da bo vrvica napeta. Več drugih predvidljivih sil deluje v različnih smereh, da se kroglica vrti skozi lok, vendar je radialna sila odgovorna za to, da se odmakne od roke, ki drži vrvico.
Čeprav sta natančen izvor in narava radialnih sil zelo zapletena, jih je mogoče videti pri delu v številnih vsakdanjih procesih, kot so nastavki za električno orodje, vrtljive avtomobilske pnevmatike in ležaji. Pri strojni obdelavi je ta sila razložena kot vpliv, ki potisne rezalno orodje stran od površine, ki jo režemo. Pravilen izračun posebnosti radialne sile je kritičen korak pri načrtovanju orodij in drugih predmetov z vrtljivimi deli.
Kaj naredi radialna sila?
Radialne sile so pomembna sestavina procesa, zaradi katerega kateri koli predmet potuje po krožni orbiti. Ko se znana masa (kot je krogla) vrti v krogu na določeni razdalji (polmer) od središčne točke s konstantno hitrostjo, radialna sila potisne maso ven, stran od središča. Sila ohranja maso, ki se vrti na enaki razdalji od središčne točke, pri čemer ohranja enakomerno orbitalno pot – krog ali elipso. Brez delovanja te sile bi bila pot neenakomerna in nepredvidljiva.
To velja za vse predmete v orbiti, ne glede na to, ali so fizično pritrjeni na središče ali ne. Ohlapna krogla, ki se vrti okoli notranjosti vedra, je prav tako prisiljena proti notranji steni posode z radialno silo. Radialne sile so na primer odgovorne tudi za držanje kroglice rulete ob robu reže kolesa, medtem ko se kolo vrti.
Zakaj so radialne sile pomembne?
Natančen izračun radialnih sil je kritičen vidik načrtovanja vsega, kar vključuje orbitalno gibanje. Natančna določitev obsega te spremenljivke ima na primer pomembno vlogo pri splošni učinkovitosti, varnosti in življenjski dobi kosa opreme. Prav tako omogoča oblikovalcem, da ugotovijo, kakšne praktične omejitve bodo za kateri koli predmet.
Na primer, ležaji se pogosto uporabljajo v številnih različnih vrstah opreme za podporo, vodenje in zmanjšanje trenja gibanja med fiksnimi in gibljivimi deli stroja. Pogosto so izpostavljeni radialnim silam, ki ustvarjajo notranje napetosti materiala, ki lahko povzročijo obrabo in morebitno okvaro, če sila in z njo povezane napetosti postanejo pretirane. Ležaji morajo biti dovolj močni, da vzdržijo pritiske, ki se nanje redno izvajajo. Iz tega razloga obstajajo vrste ležajev, ki so posebej zasnovani in ocenjeni za mehanske aplikacije z visokimi radialnimi silami.
Drug primer tega pojava pri delu je sila, ki ji je izpostavljeno rezalno orodje, ko odstrani material s površine obdelovanca. Sila deluje na orodje, da ga potisne stran od kosa, ki ga režemo. Količina sile, ki deluje na rezalno napravo, bo odvisna od lastnosti samega orodja in lastnosti materiala, ki se obdeluje. Če je orodje slabo zasnovano in ima prekomerno radialno silo, bi lahko zelo otežilo potiskanje rezalnega roba v kos, kar bi povzročilo podstandardne rezultate ali celo poškodovalo operaterja, ko se orodje odmakne.
Sprememba radialne sile
Različica tega pojava se pojavi, ko se zagon potujočega predmeta med delovanjem spremeni ali razvije. Znano kot variacija radialne sile, jo lahko ponazorimo na primeru avtomobilske pnevmatike. Pnevmatika bo izkusila radialno silo v smeri, pravokotni na os kolesa, ki bi, če bi bila pnevmatika popolnoma okrogla in površina ceste popolnoma gladka, ostala enaka, medtem ko se kolo vrti. Vendar to ni tako, zato se radialna sila, ki deluje na pnevmatiko, spremeni vsakič, ko se vrti. To postavlja projektantom pred izzive pri načrtovanju opreme, saj mora biti sposobna varno delovati v nenehno spreminjajočih se okoljskih razmerah.