Содержание
- TL; DR (слишком долго; не читал)
- Что такое центростремительная сила?
- Формула для центростремительной силы и центростремительного ускорения
- подсказки
- Нахождение центростремительной силы с неполной информацией
Любой объект, движущийся по кругу, ускоряется, даже если его скорость остается неизменной. Это может показаться нелогичным, потому что как вы можете получить ускорение без изменения скорости? Фактически, поскольку ускорение - это скорость изменения скорости, а скорость включает в себя скорость и направление движения, невозможно иметь круговое движение без ускорения. По второму закону Ньютона, любое ускорение () связан с силой (F) по F = мамаи в случае кругового движения рассматриваемая сила называется центростремительной силой. Разобраться в этом - простой процесс, но вам, возможно, придется думать о ситуации по-разному, в зависимости от имеющейся у вас информации.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Найти центростремительную силу по формуле:
F = милливольт2 / р
Вот, F ссылается на силу, м масса объекта, v - тангенциальная скорость объекта, и р это радиус круга, в котором он проходит. Если вы знаете источник центростремительной силы (например, гравитацию), вы можете найти центростремительную силу, используя уравнение для этой силы.
Что такое центростремительная сила?
Центростремительная сила не является силой, аналогичной силе гравитации или силе трения. Центростремительная сила существует, потому что центростремительное ускорение существует, но физическая причина этой силы может варьироваться в зависимости от конкретной ситуации.
Рассмотрим движение Земли вокруг Солнца. Несмотря на то, что скорость его орбиты постоянна, она постоянно меняет направление и, следовательно, имеет ускорение, направленное к Солнцу. Это ускорение должно быть вызвано силой, согласно первому и второму законам движения Ньютона. В случае орбиты Земли сила, вызывающая ускорение, является гравитацией.
Однако, если вы качаете шарик на струне по кругу с постоянной скоростью, сила, вызывающая ускорение, будет другой. В этом случае сила от натяжения в струне. Другой пример - автомобиль, поддерживающий постоянную скорость, но поворачивающий по кругу. В этом случае трение между колесами автомобиля и дорогой является источником силы.
Другими словами, центростремительные силы существуют, но физическая причина их зависит от ситуации.
Формула для центростремительной силы и центростремительного ускорения
Центростремительное ускорение - это название ускорения по направлению к центру круга при круговом движении. Это определяется:
= v2 / р
где v скорость объекта в линии, касательной к окружности, и р это радиус круга, в котором он движется. Подумайте о том, что случилось бы, если бы вы качали шар, соединенный со струной в кругу, но струна сломалась. Мяч полетел бы по прямой линии из своей позиции на окружности в момент разрыва струны, и это дает вам представление о том, что v означает в приведенном выше уравнении.
Поскольку второй закон Ньютона гласит, что сила = масса × ускорение, и у нас есть уравнение для ускорения выше, центростремительная сила должна быть:
F = милливольт2 / р
В этом уравнении м относится к массе.
Итак, чтобы найти центростремительную силу, вам нужно знать массу объекта, радиус круга, в котором он движется, и его тангенциальную скорость. Используйте приведенное выше уравнение, чтобы найти силу, основанную на этих факторах. Возведите в квадрат скорость, умножьте ее на массу, а затем разделите результат на радиус круга.
подсказки
Нахождение центростремительной силы с неполной информацией
Если у вас нет всей информации, необходимой для приведенного выше уравнения, может показаться, что найти центростремительную силу невозможно. Однако, если вы думаете о ситуации, вы часто можете понять, какой может быть сила.
Например, если вы пытаетесь найти центростремительную силу, действующую на планете, вращающейся вокруг звезды или луны, вращающейся вокруг планеты, вы знаете, что центростремительная сила исходит от гравитации. Это означает, что вы можете найти центростремительную силу без тангенциальной скорости, используя обычное уравнение для гравитационной силы:
F = грамм1м2 / р2
где м1 а также м2 массы, грамм гравитационная постоянная, и р это разделение между двумя массами.
Чтобы рассчитать центростремительную силу без радиуса, вам понадобится либо дополнительная информация (окружность круга связана с радиусом С = 2π_r, например) или значение для центростремительного ускорения. Если вы знаете центростремительное ускорение, вы можете рассчитать центростремительную силу непосредственно, используя второй закон Ньютона, _F = мама.