Περιεχόμενο
- Δεν υπάρχει τέτοιο πράγμα ως φυγοκεντρική επιτάχυνση
- Συμβουλές
- Μια γρήγορη ανασκόπηση
- Υπολογισμός της επιτάχυνσης και των δυνάμεων από την κεντρομόλο
- Γιατί δεν υπάρχει φυγόκεντρη δύναμη;
- Τι ένας υπολογιστής φυγόκεντρης ενέργειας πραγματικά κάνει
Πιθανότατα έχετε περάσει από τον αυτοκινητόδρομο, όταν ξαφνικά οι καμπύλες του δρόμου απομένουν και αισθάνεστε σαν να σπρώχνετε προς τα δεξιά προς την αντίθετη κατεύθυνση της καμπύλης. Αυτό είναι ένα κοινό παράδειγμα αυτού που πολλοί άνθρωποι σκέφτονται και καλούν μια "φυγόκεντρη δύναμη". Αυτή η "δύναμη" ονομάζεται λανθασμένα η φυγόκεντρη δύναμη, αλλά στην πραγματικότητα δεν υπάρχει τέτοιο πράγμα!
Δεν υπάρχει τέτοιο πράγμα ως φυγοκεντρική επιτάχυνση
Αντικείμενα που κινούνται σε ομοιόμορφες δυνάμεις κυκλικής κίνησης προσπαθούν να κρατήσουν το αντικείμενο σε τέλεια κυκλική κίνηση, δηλαδή το άθροισμα των δυνάμεων κατευθύνεται προς τα μέσα προς το κέντρο. Μια ενιαία δύναμη όπως η ένταση σε μια χορδή είναι ένα παράδειγμα κεντρομόλου δύναμης, αλλά άλλες δυνάμεις μπορούν να καλύψουν και αυτό το ρόλο. Η ένταση στο σπάγκο οδηγεί σε μια κεντρομόλο δύναμη, η οποία προκαλεί την ομοιόμορφη κυκλική κίνηση. Πιθανόν, αυτό είναι που θέλετε να υπολογίσετε.
Ας δούμε πρώτα τι είναι η κεντρομόλος επιτάχυνση και πώς να την υπολογίσουμε, καθώς και πώς να υπολογίσουμε τις κεντρομόλες δυνάμεις. Στη συνέχεια, θα μπορέσουμε να καταλάβουμε γιατί δεν υπάρχει φυγόκεντρος δύναμη.
Συμβουλές
Μια γρήγορη ανασκόπηση
Για να κατανοήσετε την κεντρομόνη δύναμη και την επιτάχυνση, ίσως είναι χρήσιμο να θυμηθείτε κάποιο λεξιλόγιο. Πρώτον, η ταχύτητα είναι ένας φορέας που περιγράφει την ταχύτητα και την κατεύθυνση κίνησης ενός αντικειμένου. Στη συνέχεια, αν η ταχύτητα αλλάζει, ή με άλλα λόγια η ταχύτητα ή η κατεύθυνση του αντικειμένου αλλάζει ως συνάρτηση του χρόνου, έχει επίσης επιτάχυνση.
Μια συγκεκριμένη περίπτωση δισδιάστατης κίνησης είναι η ομοιόμορφη κυκλική κίνηση, στην οποία ένα αντικείμενο κινείται με σταθερή γωνιακή ταχύτητα γύρω από ένα κεντρικό, σταθερό σημείο.
Παρατηρήστε ότι το αντικείμενο έχει σταθερά Ταχύτητα, αλλά όχι ταχύτητα, επειδή το αντικείμενο αλλάζει συνεχώς τις κατευθύνσεις. Επομένως, το αντικείμενο έχει δύο συνιστώσες επιτάχυνσης: την εφαπτόμενη επιτάχυνση η οποία είναι παράλληλη με την κατεύθυνση κίνησης του αντικειμένου και η κάθετη γωνία επιτάχυνσης που είναι κάθετη.
Αν η κίνηση είναι ομοιόμορφη, το μέγεθος της εφαπτομένης επιτάχυνσης είναι μηδέν και η κεντρομόλη επιτάχυνση έχει ένα σταθερό μη μηδενικό μέγεθος. Η δύναμη (ή οι δυνάμεις) που προκαλούν την κεντρομόλο επιτάχυνση είναι η κεντρομόνη δύναμη, η οποία επίσης δείχνει προς τα μέσα προς το κέντρο.
Αυτή η δύναμη, από την ελληνική έννοια που αναζητά το κέντρο, είναι υπεύθυνη για την περιστροφή του αντικειμένου σε μια ομοιόμορφη κυκλική διαδρομή γύρω από το κέντρο.
Υπολογισμός της επιτάχυνσης και των δυνάμεων από την κεντρομόλο
Η κεντρομόλος επιτάχυνση ενός αντικειμένου δίνεται από ένα = v2/ R, που v είναι η ταχύτητα του αντικειμένου και R είναι η ακτίνα στην οποία περιστρέφεται. Ωστόσο, αποδεικνύεται ότι η ποσότητα φά = ma = mv2/ R δεν είναι πραγματικά δύναμη, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να σας βοηθήσει να συσχετίσετε τη δύναμη ή τις δυνάμεις που προκαλούν την κυκλική κίνηση, με την κεντρομόλη επιτάχυνση.
Γιατί δεν υπάρχει φυγόκεντρη δύναμη;
Ας υποθέσουμε ότι υπήρχε κάτι σαν μια φυγόκεντρη δύναμη, ή μια δύναμη που είναι ίση και αντίθετη με την κεντρομόνη δύναμη. Αν συνέβαινε αυτό, οι δύο δυνάμεις θα ακυρωνόταν ο ένας τον άλλον, πράγμα που σημαίνει ότι το αντικείμενο δεν θα κινηθεί σε κυκλική διαδρομή. Οποιεσδήποτε άλλες δυνάμεις είναι παρούσες θα μπορούσαν να ωθήσουν το αντικείμενο σε κάποια άλλη κατεύθυνση ή σε ευθεία γραμμή, αλλά αν υπήρχε πάντα μια ισοδύναμη και αντίθετη φυγόκεντρη δύναμη, δεν θα υπήρχε κυκλική κίνηση.
Τι γίνεται λοιπόν με την αίσθηση που αισθάνεστε όταν περνάτε γύρω από μια καμπύλη στο δρόμο και σε άλλα παραδείγματα φυγόκεντρης δύναμης; Αυτή η "δύναμη" είναι στην πραγματικότητα αποτέλεσμα της αδράνειας: το σώμα σας κινείται σε ευθεία γραμμή και το αυτοκίνητο σας σπρώχνει στην καμπύλη, έτσι αισθανόμαστε ότι πιέζουμε το αυτοκίνητο προς την αντίθετη κατεύθυνση της καμπύλης.
Τι ένας υπολογιστής φυγόκεντρης ενέργειας πραγματικά κάνει
Ένας υπολογιστής φυγόκεντρης δύναμης βασικά παίρνει τον τύπο για την κεντρομόλη επιτάχυνση (που περιγράφει ένα πραγματικό φαινόμενο) και αντιστρέφει την κατεύθυνση της δύναμης, για να περιγράψει την φαινομενική (αλλά τελικά φανταστική) φυγόκεντρη δύναμη. Δεν υπάρχει πραγματικά ανάγκη να το κάνουμε στις περισσότερες περιπτώσεις, διότι δεν περιγράφει την πραγματικότητα της φυσικής κατάστασης, μόνο την προφανή κατάσταση σε ένα μη αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς (δηλ. Από την οπτική του ατόμου μέσα στο στροφή του αυτοκινήτου).