Dairesel hareket içeren problemlerde, sıklıkla bir kuvveti radyal bir kuvvete, F_r'ye ayrıştırırsınız; hareket merkezi ve F_r'ye dik ve daireye teğet olan bir teğet kuvvet, F_t yol. Bu kuvvetlerin iki örneği, bir noktada sabitlenmiş nesnelere uygulananlar ve sürtünme mevcutken bir eğri etrafında hareket edenlerdir.
Bir nesne bir noktada sabitlenirse ve pimden merkeze bir çizgiye göre θ açısında R mesafesinde bir F kuvveti uygularsanız, o zaman F_r = R∙cos (θ) ve F_t = F olduğu gerçeğini kullanın. ∙sin (θ).
Bir tamircinin 20 Newtonluk bir kuvvetle bir anahtarın ucunu ittiğini hayal edin. Çalıştığı konumdan, kuvveti anahtara göre 120 derecelik bir açıyla uygulamalıdır.
Bir nesnenin sabitlendiği yerden R mesafesinde bir kuvvet uyguladığınızda, torkun τ= R∙F_t'ye eşit olduğu gerçeğini kullanın. Bir kolu veya anahtarı ittiğiniz pimden ne kadar uzaklaşırsanız, onu döndürmenin o kadar kolay olduğunu deneyiminizden biliyor olabilirsiniz. Pimden daha uzağa itmek, daha büyük bir tork uyguladığınız anlamına gelir.
Bir nesneyi sabit bir hızda dairesel harekette tutmak için gereken tek kuvvetin, dairenin merkezine doğru işaret eden bir merkezcil kuvvet, F_c olduğu gerçeğini kullanın. Ancak cismin hızı değişiyorsa, yola teğet olan hareket yönünde de bir kuvvet olmalıdır. Buna bir örnek, bir arabanın motorundan gelen ve bir virajdan dönerken hızlanmasına neden olan kuvvet veya onu durdurmak için yavaşlatan sürtünme kuvvetidir.
Bir sürücünün ayağını gaz pedalından çektiğini ve 2.500 kilogramlık bir arabanın durmasına izin verdiğini hayal edin. 15 metre/saniyelik bir başlangıç hızından başlayarak, 25 yarıçaplı dairesel bir virajın etrafında dönerken metre. Araba 30 metre yanaşıyor ve durması 45 saniye sürüyor.
Arabanın ivmesini hesaplayın. t zamanındaki x(t) konumunu, x (0), başlangıç hızının, v (0) ve ivmeyi, a'nın bir fonksiyonu olarak içeren formül, x (t) – x'tir ( 0) = v (0)∙t + 1/2∙a∙t^2. x (t) – x (0) = 30 metre, v (0) = saniyede 15 metre ve t = 45 saniye takın ve teğetsel ivmeyi bulun: a_t = –0.637 metre bölü saniye kare.
Sürtünmenin F_t = m∙a_t = 2.500×(–0.637)= –1.593 Newton'luk bir teğetsel kuvvet uygulamış olması gerektiğini bulmak için Newton'un ikinci yasasını F = m∙a kullanın.
Referanslar
- Işık ve Madde: Bölüm 4. Açısal Momentumun Korunumu
- Hiperfizik: Tork
- Hiperfizik: Tork Hesabı
yazar hakkında
Ariel Balter yazmaya, düzenlemeye ve dizgiye başladı, inşaat işlerinde bir süre vites değiştirdi, sonra okula döndü ve fizik alanında doktora yaptı. O zamandan beri Balter profesyonel bir bilim adamı ve öğretmen olmuştur. Yemek pişirme, organik bahçecilik, yeşil yaşam, yeşil bina ticareti ve birçok bilim ve teknoloji alanı dahil olmak üzere geniş bir uzmanlık alanına sahiptir.