A körmozgással járó problémákban gyakran bontasz egy erőt sugárirányú erővé, F_r, amely erre mutat a mozgás középpontja és egy tangenciális erő, F_t, amely merőleges az F_r-re és érintőleges a kör alakúra pálya. Ezeknek az erőknek két példája azokra az objektumokra vonatkozik, amelyek egy pontban vannak rögzítve, és a görbe körül mozognak, amikor súrlódás van jelen.
Használja azt a tényt, hogy ha egy tárgy egy ponton van rögzítve, és az F erőt a csaptól R távolságra at szögben a szöget zárja be a középponthoz képest, akkor F_r = R ∙ cos (θ) és F_t = F ∙ bűn (θ).
Képzelje el, hogy egy szerelő 20 Newton erővel nyomja a csavarkulcs végét. Attól a pozíciótól kezdve, ahol dolgozik, a csavarkulcshoz képest 120 fokos szögben kell kifejtenie az erőt.
Használja azt a tényt, hogy amikor egy olyan erőt alkalmaz, amely R távolságra van egy tárgy rögzítésének helyétől, a nyomaték egyenlő τ = R ∙ F_t. Tapasztalatból tudhatja, hogy minél távolabb van a csaptól, amikor egy kart vagy kulcsot nyom meg, annál könnyebb forogni. A csaptól nagyobb távolságra történő tolás azt jelenti, hogy nagyobb nyomatékot alkalmaz.
Használja azt a tényt, hogy az egyetlen erő, amely ahhoz szükséges, hogy egy tárgy állandó sebességgel körkörös mozgásban legyen, egy centripetális erő, F_c, amely a kör közepe felé mutat. De ha az objektum sebessége változik, akkor a mozgás irányában is erőnek kell lennie, amely érintőleges az útra. Erre példa az autó motorjának ereje, amely felgyorsul, ha megkerül egy kanyart, vagy a súrlódási erő, amely lassítja a megállást.
Képzelje el, hogy egy sofőr leveszi a lábát a gázpedálról, és egy 2500 kilogrammos gépkocsit hagyja megállni 15 méter / másodperces kezdeti sebességtől kezdve, miközben 25 kör sugarú köríven körbekerül méter. Az autó 30 métert halad és 45 másodpercet vesz igénybe.
Számítsa ki az autó gyorsulását. Az a képlet, amely magában foglalja az x (t) pozíciót t időpontban a kiindulási helyzet függvényében, x (0), a kezdeti sebesség, v (0) és az a gyorsulást, x (t) - x ( 0) = v (0) ∙ t + 1/2 ∙ a ∙ t ^ 2. Csatlakoztassa x (t) - x (0) = 30 métert, v (0) = 15 méter másodpercenként és t = 45 másodpercig, és oldja meg a tangenciális gyorsulást: a_t = –0,637 méter másodpercenként négyzetben.
Használja Newton F = m ∙ a második törvényét annak megállapítására, hogy a súrlódásnak F_t = m ∙ a_t = 2500 × (–0,637) = –1,593 Newton tangenciális erőt kellett alkalmaznia.
Hivatkozások
- Fény és anyag: 4. fejezet. A szögletes momentum megőrzése
- Hiperfizika: Nyomaték
- Hiperfizika: Nyomatékszámítás
A szerzőről
Ariel Balter elkezdett írni, szerkeszteni és szedni, váltott egy sebességet az épületben, majd visszatért az iskolába, és PhD fokozatot szerzett fizikából. Azóta Balter hivatásos tudós és tanár. Hatalmas szakterülettel rendelkezik, beleértve a főzést, az organikus kertészkedést, a zöld életmódot, a zöld épületeket és a tudomány és a technológia számos területét.