У проблемима који укључују кружно кретање, често растављате силу у радијалну силу, Ф_р, која указује на средиште кретања и тангенцијална сила, Ф_т, која је усмерена окомито на Ф_р и тангенцијална на кружницу пут. Два примера ових сила су они који се примењују на објекте закачене у тачки и кретање око кривине када је присутно трење.
Користите чињеницу да ако је објекат закачен у тачку и примените силу Ф на растојању Р од затича под углом θ у односу на линију према центру, тада су Ф_р = Р ∙ цос (θ) и Ф_т = Ф ∙ грех (θ).
Замислите да механичар гура крај кључа снагом од 20 Њутна. Из положаја у којем ради, она мора применити силу под углом од 120 степени у односу на кључ.
Користите чињеницу да када примените силу на растојању Р од места на коме је закачен предмет, обртни моменат је једнак τ = Р ∙ Ф_т. Из искуства можда знате да што је даље од игле коју притиснете на полугу или кључ, лакше ћете је окретати. Гурање на већој удаљености од затича значи да примените већи обртни моменат.
Користите чињеницу да је једина сила потребна да се објекат одржи у кружном кретању константном брзином, центрипетална сила, Ф_ц, која показује према центру круга. Али ако се брзина објекта мења, тада мора постојати и сила у смеру кретања, која је тангенцијална за путању. Пример за то је сила мотора аутомобила због које се убрзава у завоју или сила трења успоравајући заустављање.
Замислите да возач скине ногу с папучице гаса и заустави обалу аутомобила од 2.500 килограма почевши од почетне брзине од 15 метара / секунду док га управљате око кружне кривине радијуса 25 метара. Аутомобил вози 30 метара и треба му 45 секунди да се заустави.
Израчунајте убрзање аутомобила. Формула која укључује положај, к (т), у тренутку т као функцију почетног положаја, к (0), почетну брзину, в (0) и убрзање, а, је к (т) - к ( 0) = в (0) ∙ т + 1/2 ∙ а ∙ т ^ 2. Прикључите к (т) - к (0) = 30 метара, в (0) = 15 метара у секунди и т = 45 секунди и решите тангенцијално убрзање: а_т = –0,637 метара у секунди на квадрат.
Користите други Њутнов закон Ф = м ∙ а да бисте утврдили да је трење морало применити тангенцијалну силу од Ф_т = м ∙ а_т = 2.500 × (–0.637) = –1.593 Њутна.
Референце
- Светлост и материја: Поглавље 4. Очување кутног замаха
- Хиперфизика: Обртни моменат
- Хиперфизика: Прорачун обртног момента
О аутору
Ариел Балтер започео је писање, уређивање и слање слова, променио брзину како би се ограничио у грађевинском занату, а затим се вратио у школу и стекао докторат из физике. Од тада је Балтер професионални научник и наставник. Има широко подручје стручности, укључујући кување, органско баштованство, зелени живот, занатство у зеленој градњи и многа подручја науке и технологије.