Gerçek olmayan kuvvet, Newton yasalarına uymayan kuvvet olarak tanımlanır. Bu tarz bir kuvve tanımına uyan en bilinen örnek merkezkaç kuvvetidir.
Merkezkaç kuvvetinden bahsetmeden önce Newton’un hareket yasalarını tanıyalım:
Bir nesne üzerine etki eden net kuvvet yoksa nesne durağan hareketine veya düz çizgide gidecek şekilde sabit hızdaki hareketine devam eder.
Bu yasa özetle şunu söyler; eğer bir cisim üzerine etki eden net kuvvet yoksa, o cisim ivmelenmez. Yani durağan halde ise durağan halde kalmaya devam eder veya hareket ediyorsa aynı hızda yön değiştirmeden hareket eder.
Mesela yere paralel şekilde duran masanın üzerinde duran bir bardak düşünelim, bu bardak üzerine uygulanan iki kuvvet vardır (havanın uyguladığı kuvveti saymaysak); yerçekimi kuvveti ve masanın bardak üzerine uyguladığı normal kuvvet. Bu iki kuvvetin vektörel toplamı sıfır (0) olduğu için bardak üzerinde net kuvvet de yoktur. Bu yasaya göre bardak durağan halde kalmaya devam eder.
Başka bir örnek vermek gerekirse, buz üzerinde hareket eden bir buz patencisi verilebilir. Buz pateni üzerinde hareket eden bir patenci için sürtünme çok küçük olduğu için, buz üzerinde hareket eden patenci hareketine başladıktan sonra hız değiştirmeden düz çizgi üzerinde hareket etmeye devam eder (tabii sürtünme çok az olsa da yine de sürtünme olduğu için belli bir süre sonra duracaktır ancak bunun sebebi patenci üzerine etki eden net kuvvetin tam sıfır (0) olmamasından dolayıdır.”
Bir nesne üzerine etki eden net kuvvet, onun kütlesi ve ivmesi ile orantılıdır.
Bu yasa çoğumuzun bildiği Newton’un ünlü F=ma formülünü ifade eder. Bu yasa basitçe kuvvetin ne olduğunu tanımlar ve basitçe şunu söyler: “Eğer bir yerde ivme varsa, orada kuvvet vardır”. İvme basitçe hızdaki değişimdir. İlk yasada kuvvet olmadığı takdirde hızda bir değişim olmadığından bahsetmiştik, bu yasa da kuvvet olduğu takdirde kütleye oranı olacak şekilde ivme olduğunu söyler.
Bir cisim başka bir cisme kuvvet uyguluyorsa, kuvvet uygulanan cisim diğer cisme aynı değerde zıt yönde kuvvet uygular.
Bu yasayı günlük hayatta çok fazla sürtünme kuvvetine maruz kaldığımız için fark edemeyebiliriz, ancak ilk yasada örnek verdiğimiz sürtünmesiz buz pisti örneğine geri dönersek, bu yasanın ne dediğini daha iyi anlayabiliriz. Buz üzerinde yüz yüze bakacak şekilde yan yana iki buz patencisi düşünelim ve bu patencilerden birinin diğerini ittiğini düşünelim. Bu yasaya göre; patencilerden biri, ötekine kuvvet uyguladığı zaman, öteki patenci de diğer patenciye aynı değerde zıt yönde kuvvet uygulamış olur. Dolayısıyla her iki patenci de zıt yönlerde ivme kazanırlar, 2. yasada belirttiğimiz formülü kullanırsak ve birbirlerine uyguladıkları kuvveti ve patencilerin kütlesini bilirsek, ne kadar ivme kazandıklarını da hesaplayabiliriz.
Kütle çekim yasası da bu yasalara tabiidir. O nedenle, Dünya bize yer çekimi kuvveti uyguladığı zaman, aslında biz de Dünya’ya aynı değerde fakat zıt yönde kuvvet uygularız. Elbette ki her iki kuvvet de eşit olmasına rağmen biz Dünya’ya belli bir değerde ivmelenirken (Dünya yüzeyinde bu değer yaklaşık 9.8 m/s2 dir), Dünya bize doğru ivmelenmez. Bunun sebebi bizim kütlemize kıyasla Dünya’nın çok büyük bir kütleye sahip olmasıdır, dolayısıyla aslında Dünya da bize doğru ivmelenir ancak bu ivmenin değeri epey bir küçüktür.
İşte gerçek olmayan kuvvet, Newton’un Hareket Yasaları’na uymayan kuvvettir. Bu kuvvete “gerçek olmayan” denmesinin sebebi, bu tarz kuvvetlerin eylemsiz olmayan referans sistemlerinde ortaya çıkmasıdır. Bunun en güzel örneği düzgün dairesel hareket yapan cisimle verilebilir. Bir merkeze göre düzgün dairesel hareket yapan bir cisim düşünelim; bunu iple bağladığımız bir cismi ipin bir kısmından tutup döndürerek de daha iyi anlayabiliriz. 1. yasaya göre; eğer bir cisim üzerinde net kuvvet yoksa o cisim ya durağan halde kalır ya da düz çizgi üzerindeki hareketine devam eder, ancak örneğimizde cisim düz değil dairesel hareket eder. O halde yasamıza göre, cismin dairesel hareket etmesini sağlayan bir kuvvet olmalıdır, bu kuvvet cisme sürekli etki ederek onu merkeze çeker, dolayısıyla cisim merkezden çizgisel şekilde uzaklaşmak yerine merkeze doğru kuvvetten dolayı merkez etrafında dairesel hareket yapar. Bu kuvvete “merkezcil kuvvet” denir ve merkezkaç kuvvetinin aksine gerçek bir kuvvettir, yani Newton’un yasalarına uyar.
Merkezkaç kuvveti ise merkezden dışarı yönde olan ve merkezcil kuvvet ile aynı değere sahip olan “hayali” kuvvettir. Bu kuvveti anlamak için dairsel bir yolda hareket eden bir arabayı ve arabanın içindeki insanları düşünelim. Arabanın dışarısında yol kenarında (veya daha güvenli olan daha uzak bir yerde) arabaya bakan bir gözlemci için araba dairsel hareket yaparken o dairenin merkezine doğru merkezcil kuvvet oluşturur ancak arabanın içerisindeki insanlar bu dairesel hareketin başlangıcında araba dairsel hareket yapmaya başlarken düz gitmeye devam eder (çünkü onlar üzerine etki eden bir kuvvet yoktur, kuvvet yalnızca arabanın üzerine etki eder). Ancak insanlar arabanın içerisinde oldukları için bir müddet sonra arabanın kapılarına çarparak(veya araba içerisindeki başka bir cisim) araba da onlara kuvvet uygulayarak kendi dairsel hareketine zorlar. Bir de aynı olayı arabanın içerisindeki insanların gözünden bakalım, bu insanlara göre araba dairsel hareket yapmaya başladığı anda, onları dış tarafa doğru götüren bir kuvvet vardır, işte bu kuvvete “merkezkaç” kuvveti denir. Özetle: Arabanın dışındaki bir gözlemci için arabanın içerisindeki insanların arabanın dış kısmına yaklaşmasının sebebi, aslında arabanın içerisindeki insanların kendi düz hareketine devam etmesidir ancak arabanın içerisindeki insanların gözlem çerçevesinden bunun sebebi kendilerini arabanın dış tarafına doğru götüren bir kuvvet olmasıdır.
Uluslararası Uzay İstasyonu, Dünya’nın yüzeyinden yaklaşık 400 kilometre uzaklıkta neredeyse mükemmel dairesel hareket yapan bir uzay istasyonudur. Eğer daha önceden merak edip baktıysanız, içerisindeki insanların yer çekimsiz ortamdaymış gibi havada süzüldüklerini görmüşsünüzdür. Bunun sebebinin Dünya’dan uzakta oldukları için yerçekimi kuvvetinin çok az etki etmesi olduğunu düşünebilirsiniz ancak istasyon Dünya’dan aslında o kadar uzakta değildir ve yerçekimi kuvveti hemen hemen Dünya yüzeyindeki ile aynıdır.
Bu hayali kuvveti anlamak için başka iyi bir örnek ise Uluslararası Uzay İstasyonu içerisindeki astronotlar olabilir. Uluslararası Uzay İstasyonu, Dünya’nın yüzeyinden yaklaşık 400 kilometre uzaklıkta neredeyse mükemmel dairesel hareket yapan bir uzay istasyonudur. Eğer daha önceden merak edip baktıysanız, içerisindeki insanların yer çekimsiz ortamdaymış gibi havada süzüldüklerini görmüşsünüzdür. Bunun sebebinin Dünya’dan uzakta oldukları için yerçekimi kuvvetinin çok az etki etmesi olduğunu düşünebilirsiniz ancak istasyon Dünya’dan aslında o kadar uzakta değildir ve yerçekimi kuvveti hemen hemen Dünya yüzeyindeki ile aynıdır. O halde astronotların yerçekimsiz ortamdaymış gibi hareket etmelerini sağlayan nedir? Bunun sebebi dairsel hareket yapan bir arabanın içerisindeki insanların, arabanın dış tarafına doğru hareket etmeleri ile aynıdır. Uzay istasyonu dairsel hareket yaparken, istasyonun içerisindeki astronotlar, ivmeli bir referans sistemine sahip oldukları için kendilerini dışa doğru iten bir kuvvet hissederler. Dışarıdan bakan bir gözlemci için istasyon Dünya etrafında dönerken astronotlar üzerine etkiyen yalnızca yerçekimi kuvveti vardır ve dolayısıyla istasyon dairesel hareket ederken onlar çizgisel hareket ettiği için istasyonun Dünya’ya bakmayan yönüne doğru giderler (daha doğrusu istasyonun kendisi aşağı doğru gider), ancak istasyonun içerisindeki astronotlara göre, kendilerini Dünya’nın ters istikametine iten bir kuvvet vardır ve bu kuvvet kendilerine uygulanan yer çekim kuvveti ile hemen hemen aynıdır. İşte bu nedenle astronotlar yer çekimsiz ortamdaymış gibi hareket ederler, halbuki bu durumun sebebi yalnızca 1. yasada belirtilen eylemsizliktir.
