Kiertoliikkeisiin liittyvissä ongelmissa hajotat voiman usein radiaalivoimaksi F_r, joka osoittaa liikkeen keskipiste ja tangentiaalinen voima F_t, joka osoittaa kohtisuoraan F_r: ään ja tangentiaalinen pyöreään suuntaan polku. Kaksi esimerkkiä näistä voimista ovat kohteisiin, jotka on kiinnitetty pisteeseen ja liikkeeseen käyrän ympäri, kun kitkaa esiintyy.
Käytä sitä tosiasiaa, että jos esine on kiinnitetty pisteeseen ja kohdistat voiman F etäisyydelle R tapista kulmassa θ suhteessa linjaan keskustaan, niin F_r = R ∙ cos (θ) ja F_t = F ∙ synti (θ).
Kuvittele, että mekaanikko työntää jakoavaimen päätä 20 Newtonin voimalla. Työskentelyasennostaan hänen on kohdistettava voima 120 asteen kulmaan jakoavaimeen nähden.
Käytä sitä tosiasiaa, että kun kohdistat voimaa etäisyydellä R kohteesta, johon esine on kiinnitetty, vääntömomentti on yhtä suuri kuin τ = R ∙ F_t. Saatat tietää kokemuksestasi, että mitä kauemmas tapista työntät vipua tai avainta, sitä helpompi on saada se pyörimään. Työnnettäessä suuremmalle etäisyydelle tappi tarkoittaa, että käytät suurempaa vääntömomenttia.
Käytä sitä tosiasiaa, että ainoa voima, joka tarvitaan kohteen pitämiseen pyöreässä liikkeessä vakionopeudella, on keskiosainen voima F_c, joka osoittaa kohti ympyrän keskustaa. Mutta jos kohteen nopeus muuttuu, liikkeessä on oltava myös voima, joka on tangentiaalinen polulle. Esimerkki tästä on auton moottorin voima, joka saa sen kiihtymään käyrää kiertäessä tai kitkavoima hidastaa sen pysähtymistä.
Kuvittele, että kuljettaja ottaa jalkansa pois kaasupolusta ja päästää 2500 kiloa painavan auton pysähtymään alkaen aloitusnopeudesta 15 metriä / sekunti samalla ohjaamalla sitä pyöreän käyrän ympäri, jonka säde on 25 metriä. Auto pysähtyy 30 metriä ja pysähtyy 45 sekunnin ajan.
Laske auton kiihtyvyys. Kaava, joka sisältää sijainnin, x (t), ajanhetkellä t lähtöasennon, x (0), alkunopeuden, v (0) ja kiihtyvyyden a, funktiona, on x (t) - x ( 0) = v (0) ∙ t + 1/2 ∙ a ∙ t ^ 2. Liitä x (t) - x (0) = 30 metriä, v (0) = 15 metriä sekunnissa ja t = 45 sekuntia ja ratkaise tangentiaalinen kiihtyvyys: a_t = –0,637 metriä sekunnissa neliö.
Käytä Newtonin toista lakia F = m ∙ a saadaksesi selville, että kitkan on täytynyt soveltaa tangentiaalista voimaa F_t = m ∙ a_t = 2500 × (–0,637) = –1,593 Newtonia.
Viitteet
- Valo ja aine: Luku 4. Kulmamomentin säilyttäminen
- Hyperfysiikka: vääntömomentti
- Hyperfysiikka: vääntömomentin laskeminen
kirjailijasta
Ariel Balter aloitti kirjoittamisen, muokkaamisen ja tekstinsyötön, vaihtoi vaihdetta rakennustöihin, palasi sitten kouluun ja sai fysiikan tohtorin tutkinnon. Siitä lähtien Balter on ollut ammattitutkija ja opettaja. Hänellä on laaja asiantuntemusala, mukaan lukien ruoanlaitto, luomupuutarhanhoito, vihreä asuminen, vihreät rakennusalat ja monet tieteen ja tekniikan alat.