Kas Yra Išcentrinės Ir Centripetalinės Pajėgos?

{h1}

Šios dvi glaudžiai susijusios jėgos apibūdina žiedinį judesį, tačiau reikšmės dažnai yra sumaišomos.

Išcentrinė jėga yra visur esanti kasdieniame gyvenime. Tai patiriame apvažiuodami automobilio kampą arba lėktuvui pasisukus į posūkį. Mes tai matome skalbimo mašinos sukinio cikle arba kai vaikai važiuoja ant žiedo. Vieną dieną tai gali net suteikti dirbtinį sunkumą kosminiams laivams ir kosminėms stotims.

Kai kurie žmonės painioja išcentrinę jėgą su jos atitikmeniu, centripetaline jėga, nes jie yra taip artimai susiję. Galima sakyti, kad jos yra dvi tos pačios monetos pusės. Centripetalinė jėga apibrėžiama taip: „jėgos komponentas, veikiantis kūną kreivinio judėjimo metu, nukreiptas link kreivės centro arba sukimosi ašies“, o išcentrinė jėga apibrėžiama kaip: „Akivaizdi jėga, lygi ir priešinga centripetaliui. jėga, atitraukdama besisukantį kūną nuo sukimosi centro, sukeltą kūno inercijos “, - teigiama Amerikos paveldo žodyne.

Atkreipkite dėmesį, kad nors centripetalinė jėga yra tikroji jėga, išcentrinė jėga apibrėžiama kaip akivaizdus jėga. Kitaip tariant, sukdama masę ant stygos, styga į vidinę pusę nukreipia jėgą, o masė pasirodo paveikti stygos išorinę jėgą.

„Skirtumas tarp centripetalinės ir išcentrinės jėgos turi skirtingus„ atskaitos rėmus “, tai yra skirtingus požiūrius, nuo kurių jūs ką nors matuojate“, - teigia Vašingtono universiteto fizikas Andrew A. Ganse'as. Jei stebite besisukančią sistemą iš išorės, matote į vidų nukreiptą jėgas, nukreiptas į centripetalį, kad sukamąjį kūną suvaržytų apskritimo keliu. Tačiau jei esate besisukančios sistemos dalis, patiriate akivaizdžią išcentrinę jėgą, atstumiančią jus nuo apskritimo centro, net jei iš tikrųjų jaučiate vidinę centripetalinę jėgą, kuri sulaiko jus nuo tiesioginio pažemėjimo tangentu..

Šią akivaizdžią išorinę jėgą apibūdina Niutono judėjimo įstatymai. Niutono pirmasis įstatymas teigia, kad „ramybėje esantis kūnas liks ramybėje, o judantis kūnas išliks judesyje, nebent tam veiktų išorinė jėga“. Jei masyvus kūnas juda per kosmosą tiesia linija, dėl jo inercijos jis tęsis tiesia linija, nebent išorinė jėga jį paspartins, sulėtins ar pakeis kryptį. Norint, kad jis eitų žiediniu keliu nekeisdamas greičio, jo keliui stačiu kampu turi būti tolygiai veikiama išcentrinė jėga. Spindulys r šio apskritimo yra lygus masei m padauginta iš greičio kvadrato v padalinta iš centripetalinės jėgos F, arba r = mv2/F. Jėgą galima apskaičiuoti paprasčiausiai pertvarkius lygtį, F= mv2/r.

Centripetalinė jėga yra daikto traukimas į vidų. Išcentrinė jėga yra priešinga; atrodo, kad jis atitraukia daiktus nuo sukimosi centro ar ašies.

Centripetalinė jėga yra daikto traukimas į vidų. Išcentrinė jėga yra priešinga; atrodo, kad jis atitraukia daiktus nuo sukimosi centro ar ašies.

Kreditas: Fouad A. Saad Shutterstock

Yra daugybė programų, kurios išnaudoja centripetalinę jėgą. Vienas iš jų yra imituoti kosmoso paleidimo pagreitį, kad būtų galima mokyti astronautų. Pirmą kartą paleista raketa yra tokia pakrauta su degalais ir oksidatoriumi, kad vos gali judėti. Tačiau kylant, jis dega degalų milžinišku greičiu, nuolat prarasdamas masę. Niutono Antrasis įstatymas teigia, kad jėga lygi masės ir pagreičio greičiui, arba F = ma.

Daugeliu atvejų masė išlieka pastovi. Nors naudojant raketą, jos masė drastiškai keičiasi, o jėga, šiuo atveju raketos variklių trauka, išlieka beveik pastovi. Dėl to pagreitis link kėlimo fazės pabaigos padidėja kelis kartus virš normalaus sunkio. NASA naudoja dideles centrifugas, norėdama išbandyti astronautus ir paruošti juos šiam kraštutiniam pagreičiui. Šioje programoje centripetalinę jėgą suteikia sėdynės atlošas, stumiantis į vidų astronautą.

Kitas centripetalinės jėgos pritaikymas yra laboratorinė centrifuga, naudojama pagreitinti skystyje suspenduotų dalelių nusodinimą. Vienas iš šios technologijos būdų yra kraujo mėginių dalijimas. Kaip rašo Rice universiteto eksperimentinių bios mokslų svetainė, „dėl unikalios kraujo struktūros labai lengva atskirti raudonuosius kraujo kūnelius nuo plazmos ir kitus suformuotus elementus diferencinio centrifugavimo būdu“. Esant normaliai sunkio jėgai, šiluminis judesys sukelia nuolatinį maišymąsi, kuris neleidžia kraujo ląstelėms nusėsti iš viso kraujo mėginio. Tačiau įprasta centrifuga gali pasiekti 600–2000 kartų didesnį pagreitį nei normalus sunkis. Tai verčia sunkiuosius raudonuosius kraujo kūnelius įsikurti dugne ir kitus įvairius komponentus suskaido į sluoksnius pagal jų tankį.

Didelės spartos dujų centrifugos taip pat gali būti naudojamos atskirti lengvesnį ir retesnį urano-235 izotopą nuo sunkesnio ir daug labiau paplitusio urano-238. Urano oksido milteliai, vadinami geltonu pyragu (U3O8) pirmiausia paverčiamos urano heksafluorido dujomis (UF6) ir įpilkite į verpimo cilindrą. Sunkesnis U-238 yra priverstas į išorę, tuo tarpu lengvesnis U-235 juda į vidų, kur bakstelėjamas cilindras ir dujos pilamos į kitą centrifugą masyve tolimesniam sodrinimui. Norint prisodrinti dujas iki 3–5 procentų U-235, reikalingų atominėms elektrinėms kūrenti, reikia kelių žingsnių. Norint pagaminti labai praturtintą ginklų klasės uraną, kurio grynumas U-235 yra daugiau kaip 90 procentų, reikia daug daugiau žingsnių..

Kaip rašoma Džordžijos valstijos universiteto tinklalapyje „HyperPhysics“, ši akivaizdi išcentrinė jėga priklauso nuo sukamo objekto masės, padaugintos iš jo kampinio greičio kvadrato, t. Y. Sukimosi greičio, padalyto iš atstumo nuo sukimosi centro. Tai išreiškiama kaip F = mv2/r. Tai sukelia įdomų reiškinį. Kai talpykla, užpildyta skysčiu, sukasi pastoviu greičiu, skystis juda link konteinerio išorės prieš sunkio jėgą, kuri traukiasi žemyn ant skysčio, bandydama jį išlyginti. Kampinis greitis tiesiškai didėja, kuo toliau nuo centro. Tačiau kadangi efektyvi išorinė jėga priklauso nuo kvadratas nuo kampinio greičio, skysčio aukštis yra proporcingas atstumo nuo centro kvadratui. Dėl šios priežasties paviršius įgauna paraboloido formą, kuri yra ideali teleskopo veidrodžio forma. Veidrodžio židinio nuotolis nustatomas pagal sukimosi greitį ir gali būti apskaičiuojamas kaip f = g/ω2, kur f yra židinio nuotolis, g yra gravitacijos pagreitis ir ω yra sukimosi greitis radianais per sekundę (2π radianas lygus vienam ištisam apskritimui).

Tai yra skystojo veidrodinio teleskopo (LMT) principas. LMT naudoja atspindintį skystą metalą (paprastai gyvsidabrį), kuris pasukamas taip, kad sudarytų parabolinį atspindintį paviršių. Norint sutaupyti svorio ir išlaidų, dubuo, kuriame yra gyvsidabrio, yra artimas norimai parabolės formai, todėl reikia tik plono skysto metalo sluoksnio. Šios sistemos pranašumas yra tas, kad išvengiama vientiso veidrodžio liejimo, šlifavimo, poliravimo ir padengimo išlaidų. Trūkumas yra tas, kad dideli LMT gali žiūrėti tiesiai į viršų ir nuskaityti dangų, kai žemė sukasi. Ir atvirkščiai, mažesni LMT, kurių veidrodinis skersmuo yra keli coliai, optiniame kelyje gali naudoti plokščius veidrodžius, kad žiūrėtų bet kuria kryptimi.

Pasak Ganse'o, „Centripetalinė jėga ir išcentrinė jėga yra iš tikrųjų ta pati jėga, tik priešingomis kryptimis, nes jos patiriamos iš skirtingų atskaitos taškų“. Tai mus nuveda į Trečiąjį Niutono įstatymą, kuriame teigiama: „Kiekvienam veiksmui yra lygi ir priešinga reakcija“. Lygiai taip pat, kaip gravitacija priverčia jus veikti jėgą ant žemės, atrodo, kad žemė jūsų kojoms veikia lygią ir priešingą jėgą. Kai važiuojate įsibėgėjančiu automobiliu, sėdynė paspaudžia jėgą į priekį taip, kaip jums atrodo, kad sėdynė veikia atgal. Besisukančios sistemos atveju centripetalinė jėga traukia masę į priekį, kad eitų išlenktu keliu, o masė dėl savo inercijos atrodo pastumianti į išorę. Tačiau kiekvienu iš šių atvejų yra taikoma tik viena tikra jėga, o kitu atveju - tik akivaizdi jėga.

Papildomi resursai

  • Hiperfizika: Centripetalinė jėga
  • Fizikos klasė: sukamaisiais, palydoviniais ir sukimosi judesiais


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Jav Kariuomenės Saviveiklinės Kulkos Gali Pataikyti Į Judančius Taikinius
Jav Kariuomenės Saviveiklinės Kulkos Gali Pataikyti Į Judančius Taikinius

Kaip Gestų Valdymas Galėtų Paversti Vaizdo Žaidimus
Kaip Gestų Valdymas Galėtų Paversti Vaizdo Žaidimus

Mokslas Naujienos


Rečiausia Pasaulyje „Boa“ Gyvatė, Pirmą Kartą Matyta Per 64 Metus
Rečiausia Pasaulyje „Boa“ Gyvatė, Pirmą Kartą Matyta Per 64 Metus

Garso Bangos Lemia, Kad Lašai Šoka Midairyje
Garso Bangos Lemia, Kad Lašai Šoka Midairyje

Angelina Jolie Ir Krūties Vėžys: Kokias Galimybes Turi Padidintos Rizikos Moterys?
Angelina Jolie Ir Krūties Vėžys: Kokias Galimybes Turi Padidintos Rizikos Moterys?

657 Naujos Salos Aptiktos Visame Pasaulyje
657 Naujos Salos Aptiktos Visame Pasaulyje

Stresas Išryškina Vyrų Ir Moterų Smegenų Skirtumus
Stresas Išryškina Vyrų Ir Moterų Smegenų Skirtumus


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com