U problemima koji uključuju kružno gibanje, često rastavljate silu u radijalnu silu, F_r, koja ukazuje na središte kretanja i tangencijalna sila, F_t, koja pokazuje okomito na F_r i tangencijalna na kružnicu staza. Dva su primjera tih sila primijenjene na predmete prikvačene u točki i kretanje oko krivulje kada je prisutno trenje.
Upotrijebite činjenicu da ako je objekt prikvačen u točku i primijenite silu F na udaljenosti R od zatika pod kutom θ u odnosu na liniju prema središtu, tada su F_r = R ∙ cos (θ) i F_t = F ∙ grijeh (θ).
Zamislite da mehaničar gura kraj ključa silom od 20 Njutna. Iz položaja u kojem radi, mora primijeniti silu pod kutom od 120 stupnjeva u odnosu na ključ.
Upotrijebite činjenicu da kada primijenite silu na udaljenosti R od mjesta na kojem je prikvačen objekt, moment je jednak τ = R ∙ F_t. Možda iz iskustva znate da je što je lakše od poluge ili ključa pritisnuti polugu ili ključ, lakše se okretati. Pritiskom na veću udaljenost od zatiča znači da primjenjujete veći zakretni moment.
Upotrijebite činjenicu da je jedina sila potrebna da se objekt održi u kružnom gibanju s konstantnom brzinom centripetalna sila F_c koja pokazuje prema središtu kruga. Ali ako se brzina objekta mijenja, tada mora postojati i sila u smjeru kretanja, koja je tangencijalna za put. Primjer za to je sila motora automobila zbog koje se ubrzava u zavoju ili sila trenja usporavajući zaustavljanje.
Zamislite da vozač makne nogu s papučice gasa i zaustavi obalu automobila od 2.500 kilograma počevši od početne brzine od 15 metara / sekundu dok je upravljate oko kružne krivine radijusa 25 metara. Automobil vozi 30 metara i treba mu 45 sekundi da se zaustavi.
Izračunajte ubrzanje automobila. Formula koja uključuje položaj, x (t), u trenutku t kao funkciju početnog položaja, x (0), početnu brzinu, v (0) i ubrzanje, a, iznosi x (t) - x ( 0) = v (0) ∙ t + 1/2 ∙ a ∙ t ^ 2. Priključite x (t) - x (0) = 30 metara, v (0) = 15 metara u sekundi i t = 45 sekundi i riješite tangencijalno ubrzanje: a_t = –0,637 metara u sekundi na kvadrat.
Koristite Newtonov drugi zakon F = m ∙ a da utvrdite da je trenje moralo primijeniti tangencijalnu silu od F_t = m ∙ a_t = 2500 × (–0,637) = –1,593 Njutna.
Reference
- Svjetlost i materija: 4. poglavlje. Očuvanje kutnog zamaha
- Hiperfizika: moment
- Hiperfizika: Proračun momenta
o autoru
Ariel Balter započeo je s pisanjem, uređivanjem i slanjem slova, promijenio brzinu kako bi se zadržao u građevinskom zanatu, a zatim se vratio u školu i stekao doktorat iz fizike. Od tada je Balter profesionalni znanstvenik i učitelj. Ima široko područje stručnosti, uključujući kuhanje, organsko vrtlarenje, zeleni život, obrt za zelenu gradnju i mnoga područja znanosti i tehnologije.
