Formula Angkatan Centrifugal, Bagaimana Dikira, Contoh, Latihan

The kuasa sentrifugal cenderung untuk menolak badan yang berpaling mengambil lengkung. Ia dianggap sebagai satu kekuatan fiktif, Pseudofuerza Sama ada daya inersia, kerana ia tidak disebabkan oleh interaksi antara objek sebenar, tetapi merupakan manifestasi dari inersia badan. Inersia adalah harta yang membuat objek ingin mengekalkan pergerakan rectilinear mereka yang berehat atau seragam, jika mereka memilikinya.

Istilah "Pasukan Centrifugal" dicipta oleh saintis Christian Huygens (1629-1695). Beliau mengesahkan bahawa pergerakan curvilinear planet -planet cenderung untuk memindahkan mereka melainkan matahari terbenam untuk mengekalkannya dan mengira bahawa daya ini berkadar dengan kuadrat kelajuan dan berkadar songsang dengan jejari lilitan yang diterangkan.

Rajah 1. Semasa memberikan lengkung, penumpang mengalami kekuatan yang cenderung untuk mengeluarkannya. Sumber: Libreshot.

Bagi mereka yang mengembara dengan kereta, daya sentrifugal tidak sama sekali. Para penumpang kereta yang bertukar ke kanan rasa didorong ke kiri, dan sebaliknya, ketika kereta berpaling ke kiri, orang mengalami kekuatan di sebelah kanan, yang nampaknya ingin memindahkan mereka dari pusat lengkung.

Besarnya daya sentrifugal F_g Ia dikira dengan ungkapan berikut:

 Di mana:

-F_g Ia adalah magnitud daya sentrifugal

-m Ia adalah jisim objek

-v Ia adalah kelajuan

-R Ia adalah jejari trajektori melengkung.

Kekuatan adalah vektor, oleh itu huruf tebal digunakan untuk membezakannya dari magnitudnya, yang merupakan skalar.

Anda harus selalu ingat, itu F_g hanya muncul apabila pergerakan digambarkan menggunakan sistem rujukan dipercepatkan.

Dalam contoh yang diterangkan pada mulanya, lawatan yang berputar merupakan rujukan dipercepat, kerana ia memerlukan pecutan centripetal, supaya saya dapat berpaling.

[TOC]

Bagaimana daya sentrifugal dikira?

Pilihan sistem rujukan sangat penting untuk penghargaan pergerakan. Sistem rujukan dipercepatkan juga dikenali sebagai sistem bukan -.

Dalam sistem jenis ini, seperti kereta yang berputar, daya fiktif seperti daya sentrifugal muncul, yang asalnya bukan interaksi sebenar antara objek. Seorang penumpang tidak dapat mengatakan apa yang mendorongnya keluar dari lengkung, dia hanya dapat mengesahkan apa yang berlaku seperti ini.

Sebaliknya, dalam sistem rujukan inersia, interaksi diberikan antara objek sebenar, seperti badan yang bergerak dan bumi, yang mengakibatkan berat badan, atau di antara badan dan permukaan di mana ia bergerak, yang berasal dari geseran dan biasa.

Seorang pemerhati yang berdiri di tepi jalan dan yang melihat kereta memberikan lengkung, adalah contoh yang baik dari sistem rujukan inersia. Untuk pemerhati ini, kereta berkisar kerana ia bertindak sebagai daya yang diarahkan ke pusat lengkung, yang memaksa dia untuk tidak keluar dari situ. Ini mengenai Daya sentripet yang dihasilkan oleh geseran antara tayar dan turapan.

Dalam sistem rujukan inersia, daya sentrifugal tidak muncul. Oleh itu langkah pertama untuk mengira adalah dengan teliti memilih sistem rujukan yang akan digunakan untuk menggambarkan pergerakan.

Ia dapat melayani anda: haba sensitif: konsep, formula dan latihan diselesaikan

Akhirnya, harus diingatkan bahawa sistem rujukan inersia tidak semestinya berehat, seperti pemerhati yang melihat kenderaan untuk memberikan lengkung. Sistem rujukan inersia, yang dikenali sebagai Rangka Kerja Rujukan Makmal, Ia juga boleh bergerak. Sudah tentu, dengan kelajuan berterusan mengenai inersia.

Gambar rajah badan percuma dalam sistem inersia dan tidak inervia

Dalam angka seterusnya di sebelah kiri, pemerhati atau berdiri dan melihat O ', yang berada di platform yang berputar ke arah yang ditunjukkan. Untuk O, yang merupakan bingkai inersia, pastinya atau 'dikekalkan dengan beralih kerana daya sentripetal F_c Dihasilkan oleh dinding grid di belakang O '.

Rajah 2. Seseorang yang berdiri di atas platform berputar dilihat dari dua sistem rujukan yang berbeza: satu tetap dan satu yang pergi dengan orang itu. Sumber: Fizik Santillana.

Hanya dalam sistem rujukan inersia yang sah untuk memohon undang -undang kedua Newton, yang menyatakan bahawa daya bersih sama dengan produk jisim dengan pecutan. Dan dengan berbuat demikian, dengan gambarajah badan percuma ditunjukkan, ia diperolehi:

F_c = ma_c

F_c= mv² / R

Begitu juga, dalam angka yang betul terdapat juga gambarajah badan percuma yang menggambarkan apa yang dilihat oleh pemerhati atau '. Dari sudut pandangannya, dia sedang berehat, oleh itu pasukan ke atasnya seimbang.

Daya ini adalah: normal F, Bahawa dinding mengerahkannya, merah dan diarahkan ke pusat dan daya sentrifugal F_g Itu menolaknya dan yang tidak berasal dari sebarang interaksi, ia adalah daya bukan udara yang muncul dalam sistem rujukan dalam putaran.

Kekuatan sentrifugal menjadi fiktif, seimbang dengan kekuatan sebenar, kenalan atau daya normal yang menunjuk ke pusat. Oleh itu:

Σf_x = 0 → F_g - F = 0

F_g = F

Contoh

Walaupun daya sentrifugal dianggap sebagai pseudo -freckling, kesannya agak nyata, seperti yang dapat dilihat dalam contoh berikut:

- Dalam mana -mana permainan berputar taman hiburan, daya sentrifugal hadir. Dia berhati -hati bahawa "kami lari dari pusat" dan menawarkan rintangan berterusan jika anda cuba berjalan ke arah pusat karusel yang bergerak. Dalam pendulum berikut, anda dapat melihat daya sentrifugal:

Boleh melayani anda: Eugen Goldstein: Biografi, Sumbangan dan Penemuan

https: // giphy.com/gifs/jtu3pnmkqomqdujwmo

- Kesan Coriolis timbul dari putaran terestrial, yang menyebabkan bumi berhenti menjadi rangka kerja inersia. Kemudian kekuatan Coriolis muncul, bahawa kuasa pseudo yang kemudiannya mengalihkan objek, seperti orang-orang yang cuba berjalan di atas platform berputar.

https: // giphy.com/gifs/the-x-files-sully-mulder-funlgylkhobs

Latihan

Latihan 1

Kereta yang berputar dengan pecutan Ke Di sebelah kanan dia membawa mainan yang disumbat dari cermin belakang dalaman. Lukis dan bandingkan rajah badan percuma mainan dari:

a) Bingkai rujukan inersia seorang pemerhati yang berdiri di jalan.

b) Penumpang yang melancong di dalam kereta.

Penyelesaian kepada

Seorang pemerhati yang berdiri di jalan memberi amaran bahawa mainan bergerak dengan cepat, dengan pecutan Ke ke kanan.

Rajah 3. Rajah badan percuma untuk Latihan 1a. Sumber: f. Zapata.

Terdapat dua kekuatan yang bertindak pada mainan: di satu pihak ketegangan di tali T dan berat menegak turun W. Beratnya seimbang dengan komponen menegak ketegangan Tcosθ, Oleh itu:

W - tcosθ = 0

Komponen ketegangan mendatar: T. Senθ Ia adalah kekuatan yang tidak seimbang yang bertanggungjawab untuk pecutan ke kanan, oleh itu daya sentripetal adalah:

F_c= T.senθ = ma_c

Penyelesaian b

Untuk penumpang di dalam kereta, mainan itu hang seimbang dan gambarajah adalah seperti berikut:

Rajah 4. Rajah badan percuma untuk Latihan 1b. Sumber: f. Zapata.

Seperti dalam kes sebelumnya, berat dan komponen menegak ketegangan dikompensasi. Tetapi komponen mendatar seimbang dengan daya rekaan F_g = ma, Jadi itu:

-ma + tsenθ = 0

F_g = ma

Latihan 2

Mata wang berada di pinggir tugas vinil lama, yang jejarinya adalah 15 cm dan berputar pada kadar 33 revolusi / minit. Cari pekali geseran statik minimum yang diperlukan untuk mata wang untuk dikekalkan, menggunakan mata wang mata wang.

Penyelesaian

Dalam angka adalah gambarajah badan bebas untuk pemerhati yang bergerak dengan mata wang. Yang normal N Bahawa Toadiscos mengerahkan secara menegak ke atas adalah mengimbangi dengan berat badan W, manakala daya sentrifugal F_g dikompensasi dengan menggosok statik F_sentuh.

Rajah 5. Rajah badan percuma untuk Latihan 2. Sumber: f. Zapata.

N - w = 0

F_sentuh - F_g = 0

Besarnya daya sentrifugal adalah Mv²/R, Seperti yang dinyatakan pada mulanya, kemudian:

F_sentuh = F_g = mv²/R

Sebaliknya, daya geseran statik diberikan oleh:

Boleh melayani anda: Volt atau Volt: Konsep dan Formula, Kesamaan, Contoh

F_{Reco =} μ_s.N

Di mana μ_s Ia adalah pekali menggosok statik, kuantiti yang dilepaskan yang nilainya bergantung pada bagaimana permukaan bersentuhan. Menggantikan persamaan ini kekal:

μ_s.N = mv²/R → μ_s = mv²/R.N

Adalah perlu untuk menentukan magnitud yang normal, yang berkaitan dengan berat mengikut n = mg. Menggantikan lagi:

μ_s = mv²/R.Mg → μ_s = v²/Rg

Kembali ke pernyataan, ini melaporkan bahawa mata wang berkisar pada kadar 33 revolusi /minit, iaitu halaju sudut atau kekerapan sudut Ω, berkaitan dengan kelajuan linear v:

V = Ω.R = 33 rev/min . 2π Radianes/Rev . 15 cm . (1 min/60 s) = 51. 8 cm/s

μ_s = v²/RG = (51.8 cm/s)²/ (15cm x 981 cm/ s²) = 0.18

Keputusan latihan ini akan sama seperti memilih sistem rujukan inersia. Dalam kes ini, satu -satunya daya yang mampu berputar berasal ke arah pusat adalah sentuhan statik.

Aplikasi

Seperti yang telah kita katakan, daya sentrifugal adalah kekuatan fiktif, yang tidak muncul dalam kerangka inersia, yang merupakan satu -satunya di mana undang -undang Newton sah. Di dalamnya, daya sentripetal bertanggungjawab untuk menyediakan badan dengan pecutan yang diperlukan ke arah pusat.

Daya sentripetal bukanlah kekuatan yang berbeza kepada yang sudah diketahui. Sebaliknya, tepatnya ini yang memainkan peranan daya sentripetal apabila sesuai. Contohnya, graviti yang menjadikan bulan orbit.

Walau bagaimanapun, apabila sistem rujukan dipercepatkan berlimpah, daya rekaan mempunyai kesan yang sangat nyata. Untuk sampel, berikut adalah tiga aplikasi penting di mana mereka mempunyai kesan ketara:

Centrifugators

Sentrifugator digunakan secara meluas di makmal. Ideanya adalah untuk membuat campuran bahan bertukar kelajuan tinggi dan bahan -bahan yang mempunyai jisim yang lebih besar, mengalami daya sentrifugal yang lebih besar, mengikut persamaan yang diterangkan pada mulanya.

Maka zarah -zarah yang paling besar akan cenderung bergerak dari paksi putaran, sehingga dipisahkan dari yang paling ringan, yang akan tetap dekat dengan pusat.

Mesin basuh

Mesin basuh automatik mempunyai pelbagai kitaran memerah. Di dalamnya pakaian disentrifugasi untuk menghapuskan air yang tinggal. Lebih banyak revolusi kitaran, kurang basah akan menjadi pakaian di hujung mencuci.

Lengkung peralte

Kereta mengambil lengkung di jalan raya dengan lebih baik, terima kasih kepada jalan yang bersandar sedikit ke arah pusat lengkung, yang dikenali sebagai Peralte. Dengan cara ini kereta tidak bergantung secara eksklusif pada geseran statik antara tayar dan jalan untuk menyelesaikan giliran tanpa meninggalkan lengkung.

Rujukan

1. Acosta, Victor. Pembinaan Panduan Didaktik pada Pasukan Sentrifugal untuk Pelajar Siklus V Gred 10.Pulih dari: bdigital.i.Edu.co.
2. Toppr. Undang -undang Gerakan: Pekeliling Gerakan. Pulih dari: TOPPR.com.
3. Resnick, r. (1999). Fizikal. Vol. 1. Edisi ke -3. dalam bahasa Sepanyol. Syarikat Editorial Continental s.Ke. daripada c.V.
4. Universiti Autonomi Negeri Hidalgo. Kuasa sentrifugal. Pulih dari: uaeh.Edu.mx
5. Wikipedia. Centrifugators. Pulih dari: Adakah.Wikipedia.org.