Valószínűleg tapasztalta már az autópályán való vezetést, amikor hirtelen kanyarodik az út, és úgy érzi, hogy jobbra tolódik ki, az ív ellentétes irányába. Ez egy gyakori példa arra, amit sokan gondolnak "centrifugális erőnek". Ezt az "erőt" tévesen centrifugális erőnek hívják, de valójában ilyen nincs!
Nincs olyan dolog, mint a centrifugális gyorsulás
Az egyenletes körmozgással mozgó tárgyak olyan erőket tapasztalnak, amelyek tökéletes körkörös mozgásban tartják az objektumot, vagyis az erők összege befelé irányul a középpont felé. Egyetlen erő, például egy húr feszültsége, a centripetális erő példája, de más erők is betölthetik ezt a szerepet. A húr feszültsége centripetális erőt eredményez, ami az egyenletes körmozgást okozza. Valószínűleg ezt akarja kiszámítani.
Először nézzük át, mi a centripetális gyorsulás és hogyan kell kiszámítani, valamint hogyan kell kiszámítani a centripetális erőket. Ezután képesek leszünk megérteni, miért nincs centrifugális erő.
Tippek
Nincs centrifugális erő; ha nem lenne nem lenne körmozgás. Ezt könnyen láthatja, ha létrehoz egy centrifugális erődiagramot, amely tartalmazza a centripetális erőt is. A centripetális erők körmozgást okoznak, és a mozgás közepe felé irányulnak.
Gyors összefoglaló
A centripetális erő és gyorsulás megértéséhez hasznos lehet megjegyezni néhány szókincset. Először is, a sebesség egy vektor, amely leírja egy tárgy mozgásának sebességét és irányát. Ezután, ha változik a sebesség, vagy más szóval a tárgy sebessége vagy iránya változik az idő függvényében, akkor gyorsulása is van.
A kétdimenziós mozgás sajátos esete az egyenletes körmozgás, amelyben egy tárgy állandó szögsebességgel mozog egy központi, álló pont körül.
Vegyük észre, hogy az objektumnak állandója vansebesség, de nemsebesség, mert az objektum folyamatosan irányokat vált. Ezért az objektumnak két gyorsulási összetevője van: a tangenciális gyorsulás, amely párhuzamos az objektum mozgásirányával, és a centripetális gyorsulás, amely merőleges.
Ha a mozgás egyenletes, akkor a tangenciális gyorsulás nagysága nulla, a centripetális gyorsulásnak pedig állandó, nem nulla nagysága. A centripetális gyorsulást okozó erő (vagy erők) a centripetális erő, amely szintén a középpont felé mutat befelé.
Ez az erő, a görög jelentése: „a központ keresése”, felelős az objektumnak a középpont körüli egyenletes körívben történő elfordulásáért.
A centripetális gyorsulás és az erők kiszámítása
Az objektum centripetális gyorsulását az adja
a = \ frac {v ^ 2} {R}
holva tárgy sebessége ésRaz a sugár, amelynél forog. Kiderül azonban, hogy a mennyiség
F = ma = \ frac {mv ^ 2} {R}
valójában nem erő, de felhasználható a körmozgást előidéző erő vagy erők és a centripetális gyorsulás kapcsolatához.
Tehát miért nincs centrifugális erő?
Tegyünk úgy, mintha létezne egy centrifugális erő, vagy egy olyan erő, amely egyenlő és ellentétes a centripetális erővel. Ha ez lenne a helyzet, a két erő megsemmisítené egymást, vagyis az objektum nem mozogna körkörös úton. Bármely más jelen lévő erő a tárgyat valamilyen más irányba vagy egyenesbe tolhatja, de ha mindig egyenlő és ellentétes centrifugális erő lenne, akkor nem lenne körmozgás.
Tehát mi a helyzet azzal az érzéssel, amelyet akkor érez, amikor megkerül egy kanyart az úton, és más centrifugális erő példákban? Ez az "erő" valójában a tehetetlenség eredménye: teste folyamatosan egyenes vonalban mozog, és az autó is körbetolja Önt a kanyarban, ezért olyan érzés, mintha az autóval ellentétes irányban nyomódnánk be a kocsiba ív.
Mit csinál valójában egy centrifugális erő kalkulátor?
A centrifugális erő számológépe alapvetően a centripetális gyorsulás képletét veszi figyelembe (amely egy valós értéket ír le jelenség), és megfordítja az erő irányát, a látszólagos (de végül fiktív) centrifugális leírásához Kényszerítés. Erre a legtöbb esetben valóban nincs szükség, mert ez nem írja le a fizikai helyzet valóságát, csak a látszólagos helyzetet egy nem inerciális referenciakeretben (i., Pl. valakinek a perspektívájából a kanyarodó kocsiban).