Tartalom
- Nincs olyan dolog, mint a centrifugális gyorsulás
- tippek
- Gyors visszatérés
- A centripetal gyorsulás és erők kiszámítása
- Miért nincs centrifugális erő?
- Mire igaz egy centrifugális erőszámológép?
Valószínűleg azt tapasztalta, hogy lehajtott az autópályán, amikor az út hirtelen balra kanyarod, és úgy érzi, mintha jobbra tolnád, a kanyar ellenkező irányába. Ez egy általános példa arra, amit sokan úgy gondolnak, és "centrifugális erőnek" hívnak. Ezt az "erőt" tévesen centrifugális erőnek nevezik, de valójában nincs ilyen!
Nincs olyan dolog, mint a centrifugális gyorsulás
Az egységes kör alakú mozgással mozgó tárgyak olyan erőket élveznek, amelyek a tárgyat tökéletes körkörös mozgásban tartják, vagyis az erők összege a központ felé irányul. Egyetlen erő, például a húros feszültség példája a centripetalális erőnek, de más erők is kitölthetik ezt a szerepet. A húr feszültsége centripetal erőt eredményez, amely az egyenletes kör alakú mozgást okozza. Valószínűleg ezt szeretné kiszámítani.
Először átnézhetjük, mi a centripetalális gyorsulás és hogyan kell kiszámítani, valamint hogyan kell kiszámítani a centripetalális erőket. Ezután megértjük, miért nincs centrifugális erő.
tippek
Gyors visszatérés
A centripetalális erő és a gyorsulás megértéséhez hasznos lehet, ha emlékeznek valamilyen szókincsre. Először: a sebesség egy vektor, amely leírja az objektum mozgásának sebességét és irányát. Ezután, ha a sebesség változik, vagyis más szóval a tárgy sebessége vagy iránya az idő függvényében változik, akkor gyorsulással is rendelkezik.
A kétdimenziós mozgás különleges esete az egységes kör alakú mozgás, amelyben egy tárgy állandó szögsebességgel mozog egy központi, álló pont körül.
Figyelem: azt mondjuk, hogy az objektum állandó sebesség, de nem sebesség, mert az objektum folyamatosan megváltoztatja az irányokat. Ezért a tárgynak a gyorsulás két komponense van: a tangenciális gyorsulás, amely párhuzamos az objektum mozgási irányával, és a centripetalális gyorsulás, amely merőleges.
Ha a mozgás egyenletes, akkor a tangenciális gyorsulás nagysága nulla, és a centripetalális gyorsulás állandó, nem nulla. A centripetalális gyorsulást okozó erő (vagy erők) a centripetalális erő, amely szintén befelé mutat a központ felé.
Ez az erő, a görög jelentése: „a központ keresése”, felelős a tárgy forgásáért egy egyenes kör alakú pályán a központ körül.
A centripetal gyorsulás és erők kiszámítása
Egy objektum centripetális gyorsulását a következő adja meg egy = v2/ R, ahol v a tárgy sebessége és R a sugár, amelyen forog. Kiderül azonban, hogy a mennyiség F = mama = mv2/ R valójában nem erő, hanem felhasználható arra, hogy összekapcsoljam az erőt vagy erőket, amelyek a kör alakú mozgást okozzák, a centripetalális gyorsulással.
Miért nincs centrifugális erő?
Tegyük fel, hogy létezik olyan dolog, mint egy centrifugális erő, vagy olyan erő, amely egyenlő és ellentétes a centripetalális erővel. Ha ez lenne a helyzet, akkor a két erő kioltja egymást, vagyis az objektum nem mozog egy kör alakú úton. Bármely más jelen lévő erő eltérő irányba vagy egyenes vonalba tolhatja a tárgyat, de ha mindig azonos és ellentétes centrifugális erő lenne, akkor nem lenne körkörös mozgás.
Mi van azzal a szenzációval, amelyet akkor érez, amikor egy kanyar körül jár az úton, és más centrifugális erő példákban? Ez az "erő" valójában tehetetlenség következménye: a teste egyenes vonalban mozog, és az autó valójában a görbe körül tolja Önt, tehát úgy érzi, hogy a görbe ellentétes irányába nyomjuk be az autót.
Mire igaz egy centrifugális erőszámológép?
A centrifugális erőszámológép alapvetően a centripetalális gyorsulás képletét veszi fel (amely egy valós jelenséget ír le) és megfordítja az erő irányát, hogy leírja a látszólagos (de végül fiktív) centrifugális erőt. A legtöbb esetben ezt valóban nem kell megtenni, mivel nem leírja a fizikai helyzet valóságát, csak egy nem inerciális referenciakeretben látható látszólagos helyzetet (azaz valaki a fordulóban lévő személy szempontjából).