Вы, вероятно, испытали езду по шоссе, когда дорога внезапно поворачивает влево и кажется, что вас выталкивают вправо, в направлении, противоположном повороту. Это типичный пример того, что многие люди называют и называют «центробежной силой». Эту «силу» ошибочно называют центробежной силой, но на самом деле ее нет!
Нет такой вещи, как центробежное ускорение
Объекты, движущиеся в равномерном круговом движении, испытывают силы, которые удерживают объект в идеальном круговом движении, то есть сумма сил направлена внутрь к центру. Единичная сила, такая как натяжение струны, является примером центростремительной силы, но эту роль могут выполнять и другие силы. Натяжение струны вызывает центростремительную силу, которая вызывает равномерное круговое движение. Скорее всего, это то, что вы хотите посчитать.
Давайте сначала рассмотрим, что такое центростремительное ускорение и как его рассчитать, а также как рассчитать центростремительные силы. Тогда мы сможем понять, почему нет центробежной силы.
Советы
Центробежной силы нет; если бы не было, не было бы кругового движения. В этом легко убедиться, если вы построите диаграмму центробежной силы, которая также включает центростремительную силу. Центростремительные силы вызывают круговое движение и направлены к центру движения.
Краткий обзор
Чтобы понять центростремительную силу и ускорение, может быть полезно запомнить некоторый словарный запас. Во-первых, скорость - это вектор, который описывает скорость и направление движения объекта. Затем, если скорость изменяется, или, другими словами, скорость или направление объекта изменяется как функция времени, он также имеет ускорение.
Частным случаем двумерного движения является равномерное круговое движение, при котором объект движется с постоянной угловой скоростью вокруг центральной неподвижной точки.
Обратите внимание, мы говорим, что объект имеет постояннуюскорость, но нетскорость, потому что объект постоянно меняет направление. Следовательно, объект имеет два компонента ускорения: тангенциальное ускорение, параллельное направлению движения объекта, и центростремительное ускорение, которое перпендикулярно.
Если движение равномерное, величина тангенциального ускорения равна нулю, а центростремительное ускорение имеет постоянную ненулевую величину. Сила (или силы), вызывающие центростремительное ускорение, - это центростремительная сила, которая также направлена внутрь к центру.
Эта сила, от греческого слова «поиск центра», отвечает за вращение объекта по равномерной круговой траектории вокруг центра.
Расчет центростремительного ускорения и сил
Центростремительное ускорение объекта определяется выражением
а = \ гидроразрыва {v ^ 2} {R}
гдеvскорость объекта ирэто радиус, на котором он вращается. Однако оказывается, что количество
F = ma = \ frac {mv ^ 2} {R}
на самом деле не является силой, но может использоваться, чтобы помочь вам связать силу или силы, вызывающие круговое движение, с центростремительным ускорением.
Так почему нет центробежной силы?
Давайте представим, что существовала такая вещь, как центробежная сила, или сила, равная центростремительной силе и противоположная ей. Если бы это было так, две силы нейтрализовали бы друг друга, а это означало бы, что объект не двигался бы по круговой траектории. Любые другие присутствующие силы могут толкать объект в другом направлении или по прямой, но если бы всегда была равная и противоположная центробежная сила, кругового движения не было бы.
Так что насчет ощущения, которое вы испытываете при повороте дороги и в других примерах центробежной силы? Эта «сила» на самом деле является результатом инерции: ваше тело движется по прямой линии, а машина на самом деле толкает вас по повороту, так что кажется, что нас вдавливают в машину в направлении, противоположном изгиб.
Что на самом деле делает калькулятор центробежной силы
Калькулятор центробежной силы в основном использует формулу центростремительного ускорения (которая описывает реальное явление) и меняет направление силы на противоположное, чтобы описать кажущуюся (но в конечном итоге фиктивную) центробежную сила. В большинстве случаев в этом нет необходимости, потому что он не описывает реальность физической ситуации, а только кажущуюся ситуацию в неинерциальной системе отсчета (т.е. с точки зрения человека, находящегося внутри разворачивающейся машины).