Как да изчислим центробежната сила

Вероятно сте изпитвали шофиране по магистралата, когато внезапно пътят се извива наляво и се чувства, че ви изтласкват вдясно, в обратната посока на кривата. Това е често срещан пример за това, за което много хора мислят и наричат ​​„центробежна сила“. Тази "сила" погрешно се нарича центробежна сила, но всъщност няма такова нещо!

Обектите, движещи се с равномерно кръгово движение, изпитват сили, които поддържат обекта в перфектно кръгово движение, което означава, че сумата от силите е насочена навътре към центъра. Единична сила като напън в струна е пример за центростремителна сила, но и други сили могат да изпълнят тази роля. Напрежението в струната води до центростремителна сила, която причинява равномерно кръгово движение. Вероятно това е, което искате да изчислите.

Нека първо разгледаме какво представлява центростремителното ускорение и как да го изчислим, както и как да изчислим центростремителните сили. Тогава ще можем да разберем защо няма центробежна сила.

• Няма центробежна сила; ако имаше, нямаше да има кръгово движение. Можете лесно да видите това, ако създадете диаграма на центробежната сила, която включва и центробежната сила. Центропеталните сили предизвикват кръгово движение и са насочени към центъра на движението.

За да разберете центростремителната сила и ускорение, може да е полезно да запомните някои лексики. Първо, скоростта е вектор, който описва скоростта и посоката на движение на обект. На следващо място, ако скоростта се променя или с други думи скоростта или посоката на обекта се променя в зависимост от времето, той също има ускорение.

Конкретен случай на двумерно движение е равномерното кръгово движение, при което обектът се движи с постоянна ъглова скорост около централна, неподвижна точка.

Забележете, че казваме, че обектът има константаскорост, но нескорост, тъй като обектът непрекъснато сменя посоките си. Следователно обектът има два компонента на ускорение: тангенциалното ускорение, което е успоредно на посоката на движение на обекта, и центростремителното ускорение, което е перпендикулярно.

Ако движението е равномерно, величината на тангенциалното ускорение е нула, а центростремителното ускорение има постоянна, различна от нула величина. Силата (или силите), които причиняват центростремителното ускорение, е центростремителната сила, която също сочи навътре към центъра.

Тази сила, от гръцки, което означава „търсене на центъра“, е отговорна за въртенето на обекта по равномерна кръгова пътека около центъра.

Центростремителното ускорение на даден обект се дава от

къдетоvе скоростта на обекта иRе радиусът, с който се върти. Оказва се обаче, че количеството

всъщност не е сила, но може да се използва, за да ви помогне да свържете силата или силите, които пораждат кръговото движение, с центростремителното ускорение.

Нека се преструваме, че е имало такова нещо като центробежна сила или сила, която е равна и противоположна на центробежната сила. Ако случаят беше такъв, двете сили щяха да се отменят взаимно, което означава, че обектът няма да се движи по кръгова пътека. Всички други налични сили могат да изтласкат обекта в друга посока или по права линия, но ако винаги е имало еднаква и противоположна центробежна сила, няма да има кръгово движение.

Е, какво ще кажете за усещането, което изпитвате, когато заобикаляте крива по пътя и в други примери за центробежна сила? Тази "сила" всъщност е резултат от инерция: тялото ви продължава да се движи по права линия, а колата всъщност избутва ви извивките, така че усещането е, че се натискаме в колата в обратната посока на крива.

Калкулаторът на центробежната сила по същество приема формулата за центростремително ускорение (която описва реално явление) и обръща посоката на силата, за да опише привидната (но в крайна сметка фиктивна) центробежна сила. Наистина няма нужда да правите това в повечето случаи, тъй като не описва реалността на физическата ситуация, а само видимата ситуация в неинерционна референтна рамка (т.е. от гледна точка на някой в ​​завиващата кола).