Jūs, iespējams, esat pieredzējis braukšanu pa šoseju, kad pēkšņi ceļš izliekas pa kreisi un šķiet, ka jūs tiekat izstumts pa labi, līknes pretējā virzienā. Šis ir izplatīts piemērs tam, ko daudzi cilvēki domā un sauc par "centrbēdzes spēku". Šo "spēku" kļūdaini sauc par centrbēdzes spēku, bet patiesībā tāda nav!
Nav tādas lietas kā centrbēdzes paātrinājums
Objekti, kas pārvietojas vienmērīgā apļveida kustībā, piedzīvo spēkus, kas uztur objektu perfektā apļveida kustībā, proti, spēku summa ir vērsta uz iekšu virzienā uz centru. Viens spēks, piemēram, virknes spriedze, ir centripetāla spēka piemērs, taču arī citi spēki var aizpildīt šo lomu. Stīgas sasprindzinājums rada centrripetālu spēku, kas izraisa vienmērīgu apļveida kustību. Visticamāk, to vēlaties aprēķināt.
Vispirms iziesim, kas ir centripetālais paātrinājums un kā to aprēķināt, kā arī to, kā aprēķināt centrmezglu spēkus. Tad mēs varēsim saprast, kāpēc nav centrbēdzes spēka.
Padomi
Nav centrbēdzes spēka; ja nebūtu, nebūtu apļveida kustību. To var viegli redzēt, ja izveidojat centrbēdzes spēka diagrammu, kurā iekļauts arī centripetālais spēks. Centripetālie spēki izraisa apļveida kustību un ir vērsti uz kustības centru.
Ātra kopsavilkums
Lai saprastu centripetālo spēku un paātrinājumu, var būt noderīgi atcerēties kādu vārdu krājumu. Pirmkārt, ātrums ir vektors, kas apraksta objekta kustības ātrumu un virzienu. Tālāk, ja mainās ātrums vai, citiem vārdiem sakot, objekta ātrums vai virziens mainās kā laika funkcija, tam ir arī paātrinājums.
Īpašs divdimensiju kustības gadījums ir vienmērīga apļveida kustība, kurā objekts pārvietojas ar nemainīgu leņķa ātrumu ap centrālo, nekustīgo punktu.
Ievērojiet, ka mēs sakām, ka objektam ir konstanteātrums, bet neātrums, jo objekts nepārtraukti maina virzienus. Tāpēc objektam ir divi paātrinājuma komponenti: tangenciālais paātrinājums, kas ir paralēls objekta kustības virzienam, un centrmezgla paātrinājums, kas ir perpendikulārs.
Ja kustība ir vienmērīga, tangenciālā paātrinājuma lielums ir nulle, un centripetālajam paātrinājumam ir nemainīgs lielums, kas nav nulle. Spēks (vai spēki), kas izraisa centrripetālo paātrinājumu, ir centrcentrāles spēks, kas arī norāda uz iekšu virzienā uz centru.
Šis spēks no grieķu valodas nozīmē “centra meklēšana” ir atbildīgs par objekta pagriešanos vienotā apļveida ceļā ap centru.
Centripetālā paātrinājuma un spēku aprēķināšana
Objekta centripetālo paātrinājumu dod
a = \ frac {v ^ 2} {R}
kurvir objekta ātrums unRir rādiuss, kurā tas rotē. Tomēr izrādās, ka daudzums
F = ma = \ frac {mv ^ 2} {R}
patiesībā nav spēks, bet to var izmantot, lai palīdzētu jums sasaistīt spēku vai spēkus, kas izraisa apļveida kustību, ar centripetālo paātrinājumu.
Tātad, kāpēc nav centrbēdzes spēka?
Izliksimies, ka pastāv tāds kā centrbēdzes spēks vai spēks, kas ir vienāds un pretējs centrcentrāles spēkam. Ja tas tā būtu, abi spēki atceltu viens otru, kas nozīmē, ka objekts nepārvietotos pa apļveida ceļu. Jebkuri citi klātesošie spēki varētu virzīt objektu kādā citā virzienā vai taisnā līnijā, taču, ja vienmēr būtu vienāds un pretējs centrbēdzes spēks, nebūtu apļveida kustību.
Tātad, kā ir ar sensāciju, kuru izjūtat, apejot līkumu uz ceļa un citos centrbēdzes spēka piemēros? Šis "spēks" faktiski ir inerces rezultāts: jūs ķermenis turpina kustēties taisnā līnijā, un automašīna faktiski nospiež tevi ap līkumu, tāpēc ir sajūta, ka mēs tiekam iespiesti automašīnā pretējā virzienā līkne.
Ko reāli dara centrbēdzes spēka kalkulators
Centrbēdzes spēka kalkulators būtībā ņem formulu centripetālajam paātrinājumam (kas raksturo reālo parādība) un mainīs spēka virzienu, lai aprakstītu šķietamo (bet galu galā fiktīvu) centrbēdzi spēks. Vairumā gadījumu tas tiešām nav jādara, jo tas neapraksta fiziskās situācijas realitāti, tikai šķietamo situāciju neinerciālā atskaites sistēmā (i, e. no kāda viedokļa, kāds atrodas pagrieziena automašīnā).