Sadržaj
- TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
- Što je centripetalna sila?
- Formula za Centripetalnu silu i Centripetalno ubrzanje
- Savjet
- Pronalaženje centriripetalne sile s nepotpunim informacijama
Bilo koji objekt koji se kreće u krugu ubrzava se, čak i ako njegova brzina ostaje ista. To se može činiti kontratuktivnim, jer kako možete ubrzati bez promjene brzine? U stvari, budući da je ubrzanje brzina promjene brzine, a brzina uključuje brzinu i smjer kretanja, nemoguće je imati kružno gibanje bez ubrzanja. Po Newtonovom drugom zakonu, svako ubrzanje () povezan je sa silom (F) od F = majka, a u slučaju kružnog gibanja, dotična sila naziva se centripetalnom silom. Razrađivanje je jednostavan proces, ali možda ćete morati razmišljati o situaciji na različite načine, ovisno o informacijama koje imate.
TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
Pronađite centripetalnu silu pomoću formule:
F = MV2 / r
Ovdje, F odnosi silu, m je masa objekta, v je tangencijalna brzina objekta, i r je polumjer kruga u kojem putuje. Ako znate izvor centripetalne sile (na primjer, gravitacija), centripetalnu silu možete pronaći pomoću jednadžbe za tu silu.
Što je centripetalna sila?
Centripetalna sila nije sila na isti način kao gravitaciona sila ili sila trenja. Centripetalna sila postoji zato što postoji centripetalno ubrzanje, ali fizički uzrok te sile može varirati ovisno o konkretnoj situaciji.
Razmotrite kretanje Zemlje oko sunca. Iako je brzina njegove orbite konstantna, ona neprekidno mijenja smjer i stoga ima ubrzanje usmjereno prema suncu. To ubrzanje mora biti uzrokovano silom, prema Newtonovom prvom i drugom zakonu kretanja. U slučaju Zemljine orbite, sila koja uzrokuje ubrzanje je gravitacija.
Međutim, ako stalnom brzinom vrtite loptu na žici u krugu, sila koja uzrokuje ubrzanje je drugačija. U ovom slučaju sila je od napetosti u struni. Drugi primjer je automobil koji održava stalnu brzinu, ali okreće se u krugu. U ovom slučaju je trenje između kotača automobila i ceste izvor sile.
Drugim riječima, centripetalne sile postoje, ali fizički uzrok njih ovisi o situaciji.
Formula za Centripetalnu silu i Centripetalno ubrzanje
Centripetalno ubrzanje naziv je za ubrzanje izravno prema sredini kruga u kružnom gibanju. To je definirano:
= v2 / r
Gdje v je brzina objekta u liniji tangencijalnoj na kružnicu i r je polumjer kruga u kojem se kreće. Razmislite o tome što bi se dogodilo kad biste u krugu zamahnuli kuglom spojenom s nizom, ali niz se slomio. Lopta bi odletjela ravno u pravcu sa svog položaja na krugu u trenutku pucanja niza, a to vam daje ideju što v znači u gornjoj jednadžbi.
Budući da Newtonov drugi zakon kaže da je sila = masa × ubrzanje, a imamo jednadžbu za ubrzanje iznad, centripetalna sila mora biti:
F = MV2 / r
U ovoj jednadžbi m odnosi se na masu.
Dakle, da biste pronašli centripetalnu silu, morate znati masu predmeta, polumjer kruga u kojem putuje i njegovu tangencijalnu brzinu. Upotrijebite gornju jednadžbu da biste pronašli silu na temelju ovih faktora. Kvadrirajte brzinu, pomnožite je s masom, a zatim rezultat podijelite s polumjerom kruga.
Savjet
Pronalaženje centriripetalne sile s nepotpunim informacijama
Ako nemate sve potrebne podatke za jednadžbu gore, možda se čini da je pronalazak centripetalne sile nemoguće. Međutim, ako razmišljate o situaciji, često možete utvrditi koja bi snaga mogla biti.
Na primjer, ako pokušavate pronaći centripetalnu silu koja djeluje na planetu u orbiti oko zvijezde ili mjeseca koji kruži oko planete, znate da centripetalna sila dolazi iz gravitacije. To znači da možete pronaći centripetalnu silu bez tangencijalne brzine pomoću obične jednadžbe za gravitacijsku silu:
F = gM1m2 / r2
Gdje m1 i m2 jesu li mase, G je gravitaciona konstanta i r je razdvajanje dviju masa.
Da biste izračunali centripetalnu silu bez radijusa, trebate bilo više informacija (opseg kruga povezan s polumjerom prema C = 2π_r, na primjer) ili vrijednost za centripetalno ubrzanje. Ako znate centripetalno ubrzanje, možete izračunati centripetalnu silu izravno koristeći Newtonov drugi zakon, _F = majka.