כיצד לחשב כוח צנטריפוגלי

סביר להניח שחווית נסיעה בכביש המהיר, כשלפתע הכביש מתעקל שמאלה וזה מרגיש כאילו אתה נדחק החוצה לכיוון ימין, בכיוון ההפוך של העקומה. זו דוגמה נפוצה למה שאנשים רבים חושבים עליו ומכנים "כוח צנטריפוגלי". "כוח" זה נקרא בטעות כוח הצנטריפוגלי, אך למעשה אין דבר כזה!

עצמים הנעים בתנועה מעגלית אחידה חווים כוחות אשר שומרים על האובייקט בתנועה מעגלית מושלמת, כלומר סכום הכוחות מופנה פנימה לעבר המרכז. כוח יחיד כגון מתח במיתר הוא דוגמה לכוח צנטריפטרי, אך כוחות אחרים יכולים למלא גם תפקיד זה. המתח במיתר גורם לכוח צנטריפטרי, הגורם לתנועה מעגלית אחידה. סביר להניח שזה מה שאתה רוצה לחשב.

בואו נעבור תחילה מהי תאוצה צנטריפטלית וכיצד לחשב אותה, כמו גם כיצד לחשב כוחות צנטריפטריים. ואז נוכל להבין מדוע אין כוח צנטריפוגלי.

• אין כוח צנטריפוגלי; אם לא הייתה תנועה מעגלית. אתה יכול לראות זאת בקלות אם תיצור דיאגרמת כוח צנטריפוגלי הכוללת גם את הכוח הצנטריפטלי. כוחות צנטריפטל גורמים לתנועה מעגלית, ומכוונים לעבר מרכז התנועה.

כדי להבין את הכוח והתאוצה הצנטריפטלית, זה עשוי להיות מועיל לזכור אוצר מילים כלשהו. ראשית, המהירות היא וקטור המתאר את מהירות וכיוון התנועה של אובייקט. לאחר מכן, אם המהירות משתנה, או במילים אחרות המהירות או כיוון האובייקט משתנים כפונקציה של זמן, יש לו גם תאוצה.

מקרה מסוים של תנועה דו מימדית הוא תנועה מעגלית אחידה, בה אובייקט נע במהירות זוויתית קבועה סביב נקודה מרכזית ונייחת.

שימו לב שאנו אומרים כי לאובייקט יש קבועמְהִירוּת, אבל לאמְהִירוּת, מכיוון שהאובייקט משנה ברציפות כיוונים. לכן, לאובייקט יש שני מרכיבי תאוצה: התאוצה המשיקית המקבילה לכיוון התנועה של האובייקט, והאצה הצנטריפטלית שהיא בניצב.

אם התנועה אחידה, גודל התאוצה המשיקית הוא אפס, ולתאוצה הצנטריפטלית יש גודל קבוע ולא אפס. הכוח (או הכוחות) הגורמים לתאוצה הצנטריפטלית הוא הכוח הצנטריפטלי, שגם מצביע פנימה לכיוון המרכז.

כוח זה, מהמשמעות היוונית "מחפש את המרכז", אחראי על סיבוב האובייקט בנתיב מעגלי אחיד סביב המרכז.

האצה הצנטריפטלית של אובייקט ניתנת על ידי

איפהvהיא מהירות האובייקט ורהוא הרדיוס בו הוא מסתובב. עם זאת, מתברר כי הכמות

אינו באמת כוח, אך ניתן להשתמש בו כדי לעזור לך להתייחס לכוח או לכוחות שמולידים את התנועה המעגלית, לתאוצה הצנטריפטלית.

בואו נעמיד פנים שהיה דבר כזה כוח צנטריפוגלי, או כוח שווה ומנוגד לכוח הצנטריפטלי. אם זה היה המקרה, שני הכוחות היו מבטלים זה את זה, כלומר האובייקט לא ינוע בדרך מעגלית. כל כוחות אחרים שנמצאים עשויים לדחוף את האובייקט לכיוון אחר או בקו ישר, אך אם תמיד היה כוח צנטריפוגלי שווה ומנוגד, לא תהיה שום תנועה מעגלית.

אז מה עם התחושה שאתה מרגיש כשאתה עובר עקומה בכביש ובדוגמאות אחרות של כוח צנטריפוגלי? "כוח" זה הוא למעשה תוצאה של אינרציה: הגוף שלך ממשיך לנוע בקו ישר והמכונית למעשה דוחף אותך סביב העקומה, כך שזה מרגיש כאילו אנחנו נכנסים למכונית בכיוון ההפוך של עֲקוּמָה.

מחשבון כוח צנטריפוגלי בעצם לוקח את הנוסחה לתאוצה צנטריפטלית (המתארת ​​אמיתי תופעה) והופך את כיוון הכוח, כדי לתאר את הצנטריפוגלי לכאורה (אך בסופו של דבר פיקטיבי) כּוֹחַ. אין באמת צורך לעשות זאת ברוב המקרים מכיוון שהוא אינו מתאר את מציאות המצב הפיזי, אלא רק את המצב הנראה במסגרת ייחוס שאינה אינרציאלית (i, e. מנקודת מבט של מישהו בתוך המכונית המפנה).