Główny nauka

Fizyka siły odśrodkowej

Fizyka siły odśrodkowej
Fizyka siły odśrodkowej

Wideo: Fizyka - Siła dośrodkowa oraz odśrodkowa 2024, Może

Wideo: Fizyka - Siła dośrodkowa oraz odśrodkowa 2024, Może
Anonim

Siła odśrodkowa, fikcyjna siła, charakterystyczna dla cząstki poruszającej się po kolistej ścieżce, która ma taką samą wielkość i wymiary jak siła, która utrzymuje cząsteczkę na swojej kolistej ścieżce (siła dośrodkowa), ale wskazuje w przeciwnym kierunku.

mechanika: siła odśrodkowa

Zgodnie z zasadą względności galilejskiej, jeśli prawa Newtona są prawdziwe w dowolnym układzie odniesienia, są one również prawdziwe w każdym innym układzie

Kamień wirujący w płaszczyźnie poziomej na końcu sznurka przywiązanego do słupka na ziemi stale zmienia kierunek swojej prędkości, a zatem ma przyspieszenie w kierunku słupka. Przyspieszenie to jest równe kwadratowi jego prędkości podzielonemu przez długość struny. Zgodnie z drugim prawem Newtona przyspieszenie jest spowodowane siłą, która w tym przypadku jest naprężeniem struny. Jeśli kamień porusza się ze stałą prędkością, a grawitacja jest zaniedbywana, naprężenie sznurka skierowane do wewnątrz jest jedyną siłą działającą na kamień. Jeśli sznurek pęknie, kamień z powodu bezwładności będzie kontynuował ruch w linii prostej stycznej do poprzedniej kołowej ścieżki; nie porusza się na zewnątrz, tak jak gdyby siła odśrodkowa była prawdziwa.

Chociaż zgodnie z prawami Newtona nie jest to prawdziwa siła, koncepcja siły odśrodkowej jest przydatna. Na przykład, analizując zachowanie płynu w separatorze śmietanki lub wirówce, wygodnie jest badać zachowanie płynu w stosunku do obracającego się pojemnika, a nie względem Ziemi; a aby prawa Newtona można było zastosować w takim obracającym się układzie odniesienia, w równaniach ruchu należy uwzględnić siłę bezwładności lub siłę fikcyjną (siłę odśrodkową), równą i przeciwną do siły dośrodkowej. W ramce odniesienia przymocowanej do wirującego kamienia kamień jest w spoczynku; aby uzyskać zrównoważony układ sił, należy uwzględnić działającą na zewnątrz siłę odśrodkową.

Siła odśrodkowa może zostać zwiększona poprzez zwiększenie prędkości obrotowej lub masy ciała lub przez zmniejszenie promienia, który jest odległością ciała od środka łuku. Zwiększenie masy lub zmniejszenie promienia zwiększa siłę odśrodkową odpowiednio w proporcji bezpośredniej lub odwrotnej, ale zwiększenie prędkości obrotowej zwiększa ją proporcjonalnie do kwadratu prędkości; to znaczy 10-krotny wzrost prędkości, powiedzmy od 10 do 100 obrotów na minutę, zwiększa siłę odśrodkową o współczynnik 100. Siła odśrodkowa jest wyrażona jako wielokrotność g, symbolu normalnej siły grawitacyjnej (mówiąc ściśle przyspieszenie ziemskie). Pola odśrodkowe o wartości ponad 1 000 000 000 g zostały wyprodukowane w laboratorium przez urządzenia zwane wirówkami.