წრეში მოძრავი ნებისმიერი ობიექტი აჩქარებს, მაშინაც კი, თუ მისი სიჩქარე იგივე დარჩება. ეს შეიძლება ჩანდეს საწინააღმდეგო, რადგან როგორ შეიძლება დაჩქარება სიჩქარის შეცვლის გარეშე? სინამდვილეში, რადგან აჩქარება არის სიჩქარის შეცვლის სიჩქარე და სიჩქარე მოიცავს სიჩქარეს და მოძრაობის მიმართულებას, შეუძლებელია წრიული მოძრაობა დაჩქარების გარეშე. ნიუტონის მეორე კანონით, ნებისმიერი დაჩქარება (ა) უკავშირდება ძალას (ვ) ავტორივ = მა, ხოლო წრიული მოძრაობის შემთხვევაში, მოცემულ ძალას ეწოდება ცენტრიდანული ძალა. ამის შემუშავება მარტივი პროცესია, მაგრამ თქვენ უნდა გქონდეთ სხვადასხვა საკითხზე ფიქრი, რაც დამოკიდებულია თქვენს ხელთ არსებულ ინფორმაციაზე.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
იპოვნეთ ცენტრიდანული ძალა ფორმულის გამოყენებით:
ვ = მვ2 / რ
Აქ,ვმიმართავს ძალას,მარის ობიექტის მასა,ვარის ობიექტის ტანგენციალური სიჩქარე დარწრის რადიუსია, რომელშიც ის მოძრაობს. თუ იცით ცენტრიდანული ძალის წყარო (მაგალითად, გრავიტაცია), შეგიძლიათ იპოვოთ ცენტრიდანული ძალა ამ ძალის განტოლების გამოყენებით.
რა არის ცენტრიდანული ძალა?
ცენტრიდანული ძალა არ არის ძალა ისევე, როგორც გრავიტაციული ძალა ან ხახუნის ძალა. ცენტრიდანული ძალა არსებობს, რადგან ცენტრიდანული დაჩქარება არსებობს, მაგრამ ამ ძალის ფიზიკური მიზეზი შეიძლება განსხვავდებოდეს კონკრეტული სიტუაციიდან გამომდინარე.
განვიხილოთ დედამიწის მოძრაობა მზის გარშემო. მიუხედავად იმისა, რომ მისი ორბიტის სიჩქარე მუდმივია, იგი განუწყვეტლივ ცვლის მიმართულებას და ამიტომ აჩქარება მზისკენ არის მიმართული. ეს აჩქარება უნდა იყოს გამოწვეული ძალებით, ნიუტონის პირველი და მეორე მოძრაობის კანონების თანახმად. დედამიწის ორბიტის შემთხვევაში, აჩქარების გამომწვევი ძალაა სიმძიმე.
ამასთან, თუ წრეში ბურთს სტრიქონზე მუდმივი სიჩქარით ტრიალებთ, აჩქარების გამომწვევი ძალა განსხვავებულია. ამ შემთხვევაში, ძალა არის სტრიქონის დაძაბულობისგან. კიდევ ერთი მაგალითია მანქანა, რომელიც ინარჩუნებს მუდმივ სიჩქარეს, მაგრამ წრეში ბრუნავს. ამ შემთხვევაში, მანქანის ბორბლებსა და გზას შორის ხახუნის ძალა წარმოშობს.
სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ცენტრიდანული ძალები არსებობს, მაგრამ მათი ფიზიკური მიზეზი დამოკიდებულია სიტუაციაზე.
ცენტრიდანული ძალისა და ცენტრიდანული დაჩქარების ფორმულა
ცენტრიდანული აჩქარება არის აჩქარების სახელი წრიული ცენტრისკენ წრიული მოძრაობით. ეს განისაზღვრება შემდეგით:
a = \ frac {v ^ 2} {r}
სადვარის ობიექტის სიჩქარე წრეზე ტანგენციალური ხაზის დარარის წრის რადიუსი, რომელშიც ის მოძრაობს. დაფიქრდი, რა მოხდებოდა, თუ წრეში ძაფთან დაკავშირებულ ბურთს ტრიალებდი, მაგრამ სიმები გატყდა. ბურთი სტრიქონის გაწყვეტის დროს წრფეზე მდებარე მდგომარეობიდან სწორი ხაზით გაფრინდებოდა და ეს წარმოდგენას გიქმნითვნიშნავს ზემოთ მოცემულ განტოლებაში.
იმის გამო, რომ ნიუტონის მეორე კანონი აცხადებს, რომ ძალა = მასა × აჩქარება, ხოლო აჩქარების განტოლება ზემოთ გვაქვს, ცენტრიდანული ძალა უნდა იყოს:
F = \ frac {mv ^ 2} {r}
ამ განტოლებაშიმეხება მასას.
ასე რომ, ცენტრიდანული ძალის მოსაძებნად, თქვენ უნდა იცოდეთ ობიექტის მასა, წრის რადიუსი, რომელშიც ის მოძრაობს და მისი ტანგენული სიჩქარე. გამოიყენეთ ზემოთ მოცემული განტოლება, რომ იპოვოთ ძალა ამ ფაქტორებზე დაყრდნობით. კვადრატის სიჩქარე, გავამრავლოთ მასაზე და შემდეგ გავყოთ შედეგი წრის რადიუსზე.
Რჩევები
-
კუთხოვანი სიჩქარეები:ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ კუთხოვანი სიჩქარეω ობიექტის თუ იცით ეს; ეს არის ობიექტის კუთხის პოზიციის დროში შეცვლის სიჩქარე. ეს ცვლის ცენტრიდანული აჩქარების განტოლებას:
ა = ω2რ
ცენტრიდანული ძალის განტოლება ხდება:
ვ = მე2რ
ცენტრისტული ძალების მოძიება არასრული ინფორმაციით
თუ არ გაქვთ ზემოთ მოცემული განტოლებისთვის თქვენთვის საჭირო ყველა ინფორმაცია, შეიძლება ჩანდეს, რომ ცენტრიდანული ძალის პოვნა შეუძლებელია. ამასთან, თუ სიტუაციაზე ფიქრობთ, ხშირად შეგიძლიათ შეიმუშაოთ რა ძალა შეიძლება იყოს.
მაგალითად, თუ თქვენ ცდილობთ იპოვოთ ცენტრიდანული ძალა, რომელიც მოქმედებს პლანეტაზე, რომელიც ბრუნავს ვარსკვლავზე ან მთვარეზე, რომელიც პლანეტაზე ბრუნავს, იცით, რომ ცენტრიდანული ძალა სიმძიმიდან მოდის. ეს ნიშნავს, რომ თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ ცენტრიდანული ძალა ტანგენციალური სიჩქარის გარეშე, გრავიტაციული ძალის ჩვეულებრივი განტოლების გამოყენებით:
F = \ frac {Gm_1m_2} {r ^ 2}
სადმ1 დამ2 არის მასები,გარის გრავიტაციული მუდმივა დარარის ორ მასას შორის გამიჯვნა.
ცენტრიდანული ძალის რადიუსის გარეშე გამოსათვლელად, თქვენ გჭირდებათ მეტი ინფორმაცია (რადიუსთან დაკავშირებული წრის გარშემოწერილობაგ = 2πr,მაგალითად) ან მნიშვნელობა ცენტრიდანული აჩქარებისათვის. თუ იცით ცენტრიდანული დაჩქარება, შეგიძლიათ გამოანგარიშოთ ცენტრიდანული ძალა პირდაპირ ნიუტონის მეორე კანონის გამოყენებით,ვ = მა.
