Problēmās, kas saistītas ar apļveida kustībām, jūs bieži sadalāt spēku radiālajā spēkā F_r, kas norāda kustības centrs un tangenciāls spēks F_t, kas ir perpendikulārs F_r un tangenciāls apļveida ceļš. Divi šo spēku piemēri ir tie, kas tiek piemēroti objektiem, kas piestiprināti punktā, un kustība ap līkni, kad ir berze.
Izmantojiet faktu, ka, ja objekts ir piestiprināts punktā un jūs pieliekat spēku F attālumā R no tapas leņķī θ attiecībā pret līniju līdz centram, tad F_r = R ∙ cos (θ) un F_t = F ∙ grēks (θ).
Iedomājieties, ka mehāniķis uzspiež uzgriežņu atslēgas galu ar 20 ņūtonu spēku. No pozīcijas, kurā viņa strādā, viņai jāpieliek spēks 120 grādu leņķī attiecībā pret uzgriežņu atslēgu.
Izmantojiet to, ka, pieliekot spēku R attālumā no vietas, kur piestiprināts objekts, griezes moments ir vienāds ar τ = R ∙ F_t. Pēc savas pieredzes jūs varat zināt, ka jo tālāk no tapas nospiežat sviru vai uzgriežņu atslēgu, jo vieglāk ir to pagriezt. Spiešana lielākā attālumā no tapas nozīmē, ka tiek piemērots lielāks griezes moments.
Izmantojiet faktu, ka vienīgais spēks, kas nepieciešams objekta noturēšanai apļveida kustībās ar nemainīgu ātrumu, ir centrcentra spēks F_c, kas norāda uz apļa centru. Bet, ja objekta ātrums mainās, tad kustības virzienā jābūt arī spēkam, kas ir tangenciāls ceļam. Piemērs tam ir automašīnas dzinēja spēks, kas liek tam paātrināties, braucot ap līkumu, vai berzes spēks, kas palēnina tā apstāšanos.
Iedomājieties, ka autovadītājs atrauj kāju no akseleratora un ļauj apstāties 2500 kilogramu smagai automašīnai sākot no sākuma ātruma 15 metri / sekundē, stūrējot to ap apļa līkni ar 25 rādiusu metri. Automašīna apstājas 30 metru attālumā, un tās apstāšanās prasa 45 sekundes.
Aprēķiniet automašīnas paātrinājumu. Formula, kurā iekļauta pozīcija x (t) laikā t kā sākuma stāvokļa funkcija x (0), sākotnējais ātrums v (0) un paātrinājums a, ir x (t) - x ( 0) = v (0) ∙ t + 1/2 ∙ a ∙ t ^ 2. Pievienojiet x (t) - x (0) = 30 metrus, v (0) = 15 metrus sekundē un t = 45 sekundes un atrisiniet tangenciālo paātrinājumu: a_t = –0,637 metri sekundē kvadrātā.
Izmantojiet Ņūtona otro likumu F = m ∙ a, lai noskaidrotu, ka berzei jāpiemēro tangenciāls spēks F_t = m ∙ a_t = 2500 × (–0,637) = –1,593 Ņūtoni.
Atsauces
- Gaisma un matērija: 4. nodaļa. Leņķiskā impulsa saglabāšana
- Hiperfizika: griezes moments
- Hiperfizika: griezes momenta aprēķins
par autoru
Ariels Balteris sāka rakstīt, rediģēt un salikt, nomainīja pārnesumus, lai atgrieztos ēkā, pēc tam atgriezās skolā un ieguva doktora grādu fizikā. Kopš tā laika Balteris ir profesionāls zinātnieks un skolotājs. Viņam ir plaša kompetences joma, ieskaitot ēdiena gatavošanu, bioloģisko dārzkopību, zaļu dzīvesveidu, zaļu ēku tirdzniecību un daudzas zinātnes un tehnoloģijas jomas.