Pri težavah s krožnim gibanjem silo pogosto razgradiš v radialno silo F_r, ki kaže na središče gibanja in tangencialna sila F_t, ki kaže pravokotno na F_r in tangencialno na krožnico pot. Dva primera teh sil sta sila, ki deluje na predmete, pritrjene v točki, in gibanje okoli krivulje, kadar je prisotno trenje.
Uporabite dejstvo, da če je predmet pritrjen na točko in na razdaljo R od zatiča pod kotom θ glede na črto proti sredini pritisnete silo F, potem sta F_r = R ∙ cos (θ) in F_t = F ∙ greh (θ).
Predstavljajte si, da mehanik potiska konec ključa s silo 20 Newtonov. Iz položaja, v katerem dela, mora pritisniti silo pod kotom 120 stopinj glede na ključ.
Uporabite dejstvo, da je navor, ko pritisnete silo na razdalji R od mesta, kjer je pripet predmet, navor enak τ = R ∙ F_t. Iz izkušenj morda veste, da dlje, kot potisnete ročico ali ključ, lažje se vrti. Potiskanje na večji razdalji od zatiča pomeni, da uporabljate večji navor.
Uporabite dejstvo, da je edina sila, potrebna za ohranjanje predmeta v krožnem gibanju s konstantno hitrostjo, centripetalna sila F_c, ki kaže proti središču kroga. Če pa se hitrost predmeta spreminja, potem mora obstajati tudi sila v smeri gibanja, ki je tangentna na pot. Primer tega je sila motorja avtomobila, ki povzroči njegovo pospeševanje med zavijanjem ali sila trenja, ki upočasni njegovo zaustavitev.
Predstavljajte si, da voznik odmakne nogo s stopalke za plin in spusti 2500 kilogramov težko obalo avtomobila začenši s začetno hitrostjo 15 metrov na sekundo, medtem ko jo usmerjate okoli krožne krivine s polmerom 25 metrov. Avto vozi 30 metrov in traja 45 sekund, da se ustavi.
Izračunajte pospešek avtomobila. Formula, ki vključuje položaj, x (t), v času t kot funkcijo začetnega položaja, x (0), začetno hitrost, v (0) in pospešek, a, je x (t) - x ( 0) = v (0) ∙ t + 1/2 ∙ a ∙ t ^ 2. Priključite x (t) - x (0) = 30 metrov, v (0) = 15 metrov na sekundo in t = 45 sekund in določite tangencialni pospešek: a_t = –0,637 metra na sekundo na kvadrat.
Z drugim Newtonovim zakonom F = m ∙ a ugotovimo, da je trenje moralo uporabiti tangencialno silo F_t = m ∙ a_t = 2500 × (–0,637) = –1,593 Newtona.
Reference
- Svetloba in snov: 4. poglavje. Ohranjanje kotnega zagona
- Hiperfizika: navor
- Hiperfizika: Izračun navora
O avtorju
Ariel Balter je začel pisati, urejati in pisati, spreminjal prestave, da bi se omenil v gradbeništvu, nato pa se vrnil v šolo in doktoriral iz fizike. Od takrat je bil Balter poklicni znanstvenik in učitelj. Ima široko strokovno znanje, vključno s kuhanjem, ekološkim vrtnarjenjem, zelenim življenjem, zeleno gradnjo in številnimi področji znanosti in tehnologije.