Centripetal Force: Hvad er det & hvorfor det betyder noget (m /ligning & eksempler)

Force er en sjov ting i fysik. Dets forhold til hastighed er langt mindre intuitivt, end de fleste sandsynligvis tror. I mangel af friktionseffekter (f.eks. Vejen) og "træk" (f.eks. Luften) kræver det bogstaveligt talt ingen kraft for at holde en bil i bevægelse på 16 km /t (161 km /t), men det kræver ikke en udvendig kraft for at bremse den bil selv fra 100 til 99 mi /t.

Centripetal-kraft, som er eksklusiv til den svimlende verden af roterende (vinkel) bevægelse, har en ring "of that "funniness" to it.", 3, [[For eksempel, selv når du ved nøjagtigt hvorfor,
i Newtoniske termer, er en partikels centripetalkraftvektor rettet mod midten af den cirkulære bane, som partiklen bevæger sig rundt i, virker det stadig lidt underligt.

Enhver, der nogensinde har oplevet en stærk centripetalkraft, kan være tilbøjelig til at montere en alvorlig, og endda plausibel-lydende, udfordring til den underliggende fysik baseret på hendes egen erfaring. (Forresten mere om alle disse mystiske mængder snart!)

At kalde centripetal kraft en "type" kraft, som man måske henviser til tyngdekraften og et par andre kræfter, ville være vildledende . Centripetal kraft er virkelig et specielt tilfælde af kraft, der kan analyseres matematisk ved hjælp af de samme væsentlige Newtonian principper som bruges i lineære (translationelle) mekanik ligninger.
Oversigt over Newtons love

Inden du fuldt ud kan udforske centripetal kraft, er det en god ide at gennemgå begrebet magt, og hvor det "kommer fra" med hensyn til, hvordan menneskelige forskere beskriver det. Til gengæld giver det en stor mulighed for at gennemgå alle tre bevægelseslove fra det 17. og 18. århundrede matematiske fysiker Isaac Newton. Disse er, ordnet efter konvention, og ikke vigtige:

Newtons første lov, også kaldet inerti-loven,
siger, at et objekt, der bevæger sig med konstant hastighed, forbliver i denne tilstand, medmindre der er forstyrrelse af en ydre kraft. En vigtig implikation er, at der ikke kræves kræft for genstande at bevæge sig, uanset hvor hurtigt, med konstant hastighed.

Hastighed er en vektormængde (derfor med fed skrift som v) og inkluderer således både størrelse (eller hastighed i tilfælde af denne variabel) og retning, et altid vigtigt punkt, der bliver kritisk i nogle få afsnit.

Newtons anden lov, skrevet F _{net \u003d ma, siger, at hvis en nettokraft i et system eksisterer, vil den accelerere en masse m i dette system med en størrelse og retning a. Acceleration er hastigheden for ændring af hastighed, så igen ser du, at der ikke kræves kraft til bevægelse i sig selv, kun for at ændre bevægelse.}
Newtons tredje lov siger, at for hver kraft F i naturen findes der en styrke –F, der er lig i størrelse og modsat retning.

Dette bør ikke sidestilles med en "bevaring af styrker", da der ikke findes nogen sådan lov; dette kan være forvirrende, fordi andre mængder i fysik (især masse, energi, momentum og vinkelmoment) faktisk er bevaret, hvilket betyder, at de hverken kan oprettes i fravær af denne mængde i en eller anden form, der ikke ødelægges direkte, dvs. sparket i ikke-eksistens .

Lineær vs. roterende kinematik

Newtons love giver en nyttig ramme til etablering af ligninger, der beskriver og forudsiger, hvordan objekter bevæger sig i rummet. Med henblik på denne artikel betyder plads
virkelig to-dimensionelt "rum" beskrevet af x ("frem" og "bagud") og y ("op" og "ned") koordinater i lineær bevægelse, θ (vinkelmål, normalt i radianer) og r (den radiale afstand fra rotationsaksen) i vinkelbevægelse.

De fire grundlæggende bekymringsmængder i kinematik ligninger er forskydning, hastighed (hastighed for ændring af forskydning) , acceleration (hastighed for ændring af hastighed) og tid. Variablerne for de første tre af disse er forskellige mellem lineær og roterende (vinkel) bevægelse på grund af bevægelsens forskellige kvalitet, men de beskriver de samme fysiske fænomener.

Af denne grund, selvom de fleste studerende lærer at løse lineære kinematikproblemer, før de ser deres associerede i vinkelverdenen, ville det være plausibelt at undervise rotationsbevægelse først og derefter "udlede" de tilsvarende lineære ligninger fra disse. Men af forskellige praktiske årsager gøres dette ikke.
Hvad er Centripetal Force?

Hvad får et objekt til at tage en cirkulær bane i stedet for en lige linje? Hvorfor går en satellit f.eks. I kredsløb om jorden i en buet sti, og hvad holder en bil i at bevæge sig rundt på en buet vej, selv ved hvad der ser ud til som umulig høje hastigheder i nogle tilfælde?

Tips

Centripetalkraft er navnet på enhver type kraft, der får et objekt til at bevæge sig i en cirkulær bane.

Som bemærket er centripetalkraft ikke en særskilt kraft i fysisk forstand, men snarere en beskrivelse af enhver kraft, der er rettet mod centrum af cirklen, der repræsenterer objektets bevægelsessti.

Ordet < em> centripetal - betyder bogstaveligt "center-seeking". -

Tips

Ikke forveksle centripetal-kraft med den mytiske-endnu- vedvarende "centrifugalkraft."

Kilder til centripetalkraft

Sidste artikelElektrisk felt: Definition, enheder, formler, linjer, intensitet (w /eksempler)

Næste artikelElektrisk potentiale: Definition, enheder og formler (w /eksempler)