Muhtemelen otobanda giderken yol aniden sola döndüğünde ve virajın tersi yönünde sağa doğru itildiğinizi hissettiğinizde deneyimlemişsinizdir. Bu, birçok insanın "merkezkaç kuvveti" olarak düşündüğü ve adlandırdığı şeyin yaygın bir örneğidir. Bu "kuvvet" yanlışlıkla merkezkaç kuvveti olarak adlandırılır, ama aslında böyle bir şey yoktur!
Santrifüj Hızlanma diye bir şey yok
Düzgün dairesel harekette hareket eden nesneler, nesneyi mükemmel dairesel harekette tutan kuvvetler yaşarlar, yani kuvvetlerin toplamı içeriye doğru merkeze doğru yönlendirilir. Bir ipteki gerilim gibi tek bir kuvvet, merkezcil kuvvete bir örnektir, ancak diğer kuvvetler de bu rolü doldurabilir. İpteki gerilim, düzgün dairesel harekete neden olan merkezcil bir kuvvetle sonuçlanır. Muhtemelen, hesaplamak istediğiniz şey budur.
Önce merkezcil ivmenin ne olduğunu ve nasıl hesaplandığını ve ayrıca merkezcil kuvvetlerin nasıl hesaplandığını inceleyelim. O zaman neden merkezkaç kuvveti olmadığını anlayabileceğiz.
İpuçları
Merkezkaç kuvveti yoktur; olsaydı dairesel hareket olmazdı. Merkezcil kuvveti de içeren bir merkezkaç kuvveti diyagramı oluşturursanız bunu kolayca görebilirsiniz. Merkezcil kuvvetler dairesel harekete neden olur ve hareketin merkezine doğru yönlendirilir.
Hızlı Özet
Merkezcil kuvveti ve ivmeyi anlamak için bazı kelimeleri hatırlamak faydalı olabilir. Birincisi, hız, bir nesne için hareketin hızını ve yönünü tanımlayan bir vektördür. Daha sonra, eğer hız değişiyorsa, yani cismin hızı veya yönü zamanın bir fonksiyonu olarak değişiyorsa, onun da bir ivmesi vardır.
İki boyutlu hareketin özel bir durumu, bir nesnenin merkezi, sabit bir nokta etrafında sabit açısal hızla hareket ettiği düzgün dairesel harekettir.
Dikkat edin, nesnenin bir sabiti olduğunu söylüyoruz.hız, Ama değilhız, çünkü nesne sürekli yön değiştirir. Bu nedenle, nesnenin iki ivme bileşeni vardır: nesnenin hareket yönüne paralel olan teğetsel ivme ve dik olan merkezcil ivme.
Hareket düzgün ise, teğetsel ivmenin büyüklüğü sıfırdır ve merkezcil ivmenin büyüklüğü sıfır olmayan sabittir. Merkezcil ivmeye neden olan kuvvet (veya kuvvetler), merkeze doğru da işaret eden merkezcil kuvvettir.
Yunanca "merkezi arayan" anlamına gelen bu kuvvet, nesnenin merkez etrafında düzgün dairesel bir yolda dönmesinden sorumludur.
Merkezcil İvme ve Kuvvetleri Hesaplama
Bir cismin merkezcil ivmesi şu şekilde verilir:
a=\frac{v^2}{R}
neredevnesnenin hızı ve$döndüğü yarıçaptır. Ancak anlaşılan o ki, miktar
F=ma=\frac{mv^2}{R}
aslında bir kuvvet değildir, ancak dairesel harekete yol açan kuvvet veya kuvvetleri merkezcil ivme ile ilişkilendirmenize yardımcı olmak için kullanılabilir.
Peki Neden Merkezkaç Kuvveti Yok?
Diyelim ki merkezkaç kuvveti ya da merkezcil kuvvete eşit ve ona zıt bir kuvvet var. Durum böyle olsaydı, iki kuvvet birbirini iptal ederdi, yani nesne dairesel bir yolda hareket etmezdi. Mevcut herhangi bir başka kuvvet cismi başka bir yönde veya düz bir çizgide itebilir, ancak her zaman eşit ve zıt bir merkezkaç kuvveti olsaydı, dairesel hareket olmazdı.
Peki ya yolda ve diğer merkezkaç kuvveti örneklerinde bir virajda dönerken hissettiğiniz his? Bu "kuvvet" aslında eylemsizliğin bir sonucudur: vücudunuz düz bir çizgide hareket etmeye devam eder ve araba aslında sizi virajda iter, bu yüzden arabaya ters yönde sıkıştırılıyormuşuz gibi geliyor eğri.
Merkezkaç Kuvveti Hesaplayıcısının Gerçekte Ne Yaptığı
Bir merkezkaç kuvveti hesaplayıcısı temel olarak merkezcil ivme formülünü alır (bu, gerçek bir fenomen) ve görünen (ama nihayetinde hayali) merkezkaç tanımlamak için kuvvetin yönünü tersine çevirir. güç. Çoğu durumda bunu yapmaya gerçekten gerek yoktur, çünkü fiziksel durumun gerçekliğini açıklamaz, yalnızca eylemsiz olmayan bir referans çerçevesindeki (örn. dönen arabanın içindeki birinin bakış açısından).