Tehnički, radijalna sila je svaka sila koja djeluje pravocrtno. U fizici se često koristi za opisivanje utjecaja koji se vrši okomito – pod pravim kutom – na središnju crtu ili os objekta koji putuje orbitalnom putanjom. Pojednostavljeno rečeno, lopta zamašena u luku na kraju dužine uzice doživjet će ovu silu, držeći tetivu napetom. Nekoliko drugih predvidljivih sila djeluje u različitim smjerovima kako bi se lopta rotirala kroz luk, ali radijalna sila je odgovorna za njezino odmicanje od ruke koja drži tetivu.
Iako su točno podrijetlo i priroda radijalnih sila vrlo komplicirani, one se mogu vidjeti na djelu u mnogim svakodnevnim procesima, kao što su nastavci električnih alata, rotirajuće automobilske gume i ležajevi. U strojnoj obradi ova se sila objašnjava kao utjecaj koji gura rezni alat od površine koja se reže. Ispravan izračun specifičnosti radijalne sile kritičan je korak u projektiranju alata i drugih objekata s dijelovima koji se vrte.
Što radijalna sila radi?
Radijalne sile su važna komponenta procesa koji održava bilo koji objekt da putuje po kružnoj orbiti. Kada se poznata masa (kao što je lopta) vrti u krugu na određenoj udaljenosti (radijus) od središnje točke konstantnom brzinom, radijalna sila gura masu van, dalje od središta. Sila održava masu koja se vrti na istoj udaljenosti od središnje točke, održavajući ravnomjernu putanju – kružnicu ili elipsu. Bez djelovanja ove sile, put bi bio nestalan i nepredvidiv.
To vrijedi za sve objekte u orbiti bez obzira jesu li fizički vezani za središte ili ne. Labava lopta koja se vrti oko unutarnje strane kante također se radijalnom silom gura prema unutarnjoj stijenci spremnika. Radijalne sile su, na primjer, također odgovorne za držanje kuglice za rulet uz rub utora kotača dok se kotač okreće.
Zašto su važne radijalne sile?
Točan proračun radijalnih sila kritično je razmatranje dizajna svega što ima orbitalno gibanje. Točno utvrđivanje opsega ove varijable igra glavnu ulogu u ukupnoj učinkovitosti, sigurnosti i vijeku trajanja dijela opreme, na primjer. Također omogućuje dizajnerima da razrade koja će praktična ograničenja biti za bilo koji predmet.
Na primjer, ležajevi se široko koriste u mnogim različitim vrstama opreme za podupiranje, vođenje i smanjenje trenja gibanja između fiksnih i pokretnih dijelova stroja. Često su izloženi radijalnim silama koje stvaraju unutarnja naprezanja materijala koja mogu dovesti do trošenja i eventualnog kvara ako sila i povezana naprezanja postanu pretjerani. Ležajevi moraju biti dovoljno čvrsti da izdrže pod pritiskom koji se na njih redovito primjenjuje. Iz tog razloga postoje tipovi ležajeva koji su posebno dizajnirani i ocijenjeni za mehaničke primjene s visokim radijalnim silama.
Drugi primjer ovog fenomena na radu je sila kojoj je podvrgnut rezni alat kada uklanja materijal s površine radnog komada. Sila djeluje na alat kako bi ga odgurnula od komada koji se reže. Količina sile koja djeluje na uređaj za rezanje ovisit će o značajkama samog alata i svojstvima materijala koji se obrađuje. Ako je alat loše dizajniran i doživljava prekomjernu radijalnu silu, to bi moglo otežati guranje reznog ruba u komad, što bi rezultiralo ispodstandardnim rezultatima ili čak potencijalno ozlijedilo operatera dok se alat odgurne.
Varijacija radijalne sile
Varijacija ovog fenomena javlja se kada se zamah putujućeg objekta mijenja ili razvija tijekom rada. Poznato kao varijacija radijalne sile, može se ilustrirati na primjeru automobilske gume. Guma će doživjeti radijalnu silu u smjeru okomitom na osovinu kotača koja bi, da je guma savršeno okrugla i površina ceste savršeno glatka, ostala ista dok se kotač rotira. Međutim, to nije slučaj, pa se radijalna sila koja djeluje na gumu mijenja svaki put kada se ona okreće. To pred dizajnere postavlja izazove prilikom projektiranja opreme, jer ona mora biti sposobna sigurno raditi u uvjetima okoline koja se stalno mijenja.