Tartalom
A kör alakú mozgással járó problémák esetén az erőt gyakran egy radiális erővé, F_r-re bontják, amely a mozgás közepére mutat, és egy F_t érintőerőt, amely az F_r-re merőleges és a körúthoz érintő. Ezekre az erőkre két példa vonatkozik: egy ponton rögzített tárgyakra, és egy görbe körül mozognak súrlódás esetén.
Az objektum egy ponton van rögzítve
Használjuk azt a tényt, hogy ha egy tárgy egy ponton van rögzítve, és F erőt hajt végre R távolságra a tűtől θ szögben a vonal felé a középpontba, akkor F_r = R ∙ cos (θ) és F_t = F ∙ sin (θ).
Képzelje el, hogy egy szerelő 20 Newton erővel nyomja a csavarkulcs végét. Attól a pozíciótól kezdve, amelyben dolgozik, az erőt a csavarkulccsal szemben 120 fokos szögben kell alkalmaznia.
Számítsa ki a tangenciális erőt F_t = 20 ∙ sin (120) = 17,3 Newton.
forgatónyomaték
Használjuk azt a tényt, hogy amikor egy erőt egy tárgy távolságától R távolságra gyakorolnak, akkor a nyomaték τ = R ∙ F_t. A tapasztalatból tudhatja, hogy minél távolabb van a karon vagy a csavarkulcson nyomja meg a tűt, annál könnyebb forgatni. Ha nagyobb távolságra nyomja a csapot, azt jelenti, hogy nagyobb nyomatékot alkalmaz.
Képzelje el, hogy egy szerelő egy 0,3 méter hosszú nyomatékkulcs végére nyomja 9 Newton-méter nyomatékot.
Számítsa ki a tangenciális erőt F_t = τ / R = 9 Newton-méter / 0,3 méter = 30 Newton.
Nem egységes kör alakú mozgás
Használjuk azt a tényt, hogy az objektumnak egy állandó sebességgel körkörös mozgásban tartásához az egyetlen erő az F_c centripetalis erő, amely a kör közepére mutat. De ha a tárgy sebessége megváltozik, akkor a mozgás irányában is erőnek kell lennie, amely érintőleges az úthoz. Erre példa lehet egy autó motorjának erő, amely felgyorsítja egy kanyar körül haladva, vagy a súrlódási erő, amely leállítja azt.
Képzelje el, hogy a járművezető leteszi a lábát a gázpedálról, és egy 2500 kg-os autó partját 15 méter / másodperc kezdősebességtől kezdve megáll, miközben egy 25 méter sugarú kör alakú görbe körül irányítja. Az autó 30 méterre fekszik, és 45 másodpercig tart megállni.
Számítsa ki az autó gyorsulását. Az a képlet, amely magában foglalja az x (t) helyzetet t időpontban, a kiindulási helyzet, x (0), a kezdeti sebesség, v (0) és a gyorsulás, a függvényében, x (t) - x ( 0) = v (0) ∙ t + 1/2 ∙ a ∙ t ^ 2. Csatlakoztassa az x (t) - x (0) = 30 métert, v (0) = 15 méter másodpercenként és t = 45 másodperc alatt, és oldja meg a tangenciális gyorsulást: a_t = –0,637 méter másodpercenként négyzetben.
Használjuk Newton második F = m ∙ a törvényét, hogy megállapítsuk, hogy a súrlódásnak F_t = m ∙ a_t = 2500 × (–0,637) = –1 593 Newton tangenciális erőt kell alkalmaznia.