Hoved vitenskap

Fysikk i sentrifugalkraft

Fysikk i sentrifugalkraft
Fysikk i sentrifugalkraft

Video: 35: Dynamikk i roterende koordinatsystem 2024, Juni

Video: 35: Dynamikk i roterende koordinatsystem 2024, Juni
Anonim

Sentrifugalkraft, en fiktiv kraft, særegen for en partikkel som beveger seg på en sirkulær bane, som har samme størrelse og dimensjoner som kraften som holder partikkelen på sin sirkulære bane (midtripetalkraften), men peker i motsatt retning.

mekanikk: Sentrifugalkraft

I henhold til prinsippet om den galileiske relativiteten, hvis Newtons lover er sanne i noen referanseramme, er de også sanne i andre rammer

En stein som hvirvler i et horisontalt plan på enden av en streng som er bundet til en stolpe på bakken, endrer kontinuerlig retningen på hastigheten og har derfor en akselerasjon mot stolpen. Denne akselerasjonen er lik kvadratet med hastigheten delt på lengden på strengen. I følge Newtons andre lov er en akselerasjon forårsaket av en styrke, som i dette tilfellet er spenningen i strengen. Hvis steinen beveger seg med konstant hastighet og tyngdekraften blir neglisjert, er strengspenningen innover den eneste kraften som virker på steinen. Hvis strengen går i stykker, vil steinen på grunn av treghet fortsette å gå i en rett linje tangens til den forrige sirkulære banen; den beveger seg ikke i den ytre retningen som den ville gjort hvis sentrifugalkraften var reell.

Selv om det ikke er en reell styrke i henhold til Newtons lover, er sentrifugalkraftsbegrepet nyttig. For eksempel, når du analyserer væskens oppførsel i en kremseparator eller en sentrifuge, er det praktisk å studere væskens oppførsel i forhold til den roterende beholderen i stedet for i forhold til jorden; og for at Newtons lover skal være anvendelige i en slik roterende referanseramme, må en treghetskraft eller en fiktiv kraft (sentrifugalkraften), lik og motsatt til sentripetalkraften, inkluderes i bevegelsesligningene. I en referanseramme festet til den virvlende steinen ligger steinen i ro; for å få et balansert kraftsystem, må den utadvirkende sentrifugalkraften inkluderes.

Sentrifugalkraft kan økes ved å øke rotasjonshastigheten eller kroppens masse eller ved å redusere radius, som er avstanden til kroppen fra midten av kurven. Å øke massen eller redusere radiusen øker sentrifugalkraften i henholdsvis direkte eller invers proporsjon, men ved å øke rotasjonshastigheten øker den i forhold til kvadratet til hastigheten; det vil si en økning i hastighet på 10 ganger, si fra 10 til 100 omdreininger per minutt, øker sentrifugalkraften med en faktor 100. Sentrifugalkraft uttrykkes som et multiplum av g, symbolet for normal gravitasjonskraft (strengt tatt, akselerasjonen på grunn av tyngdekraften). Sentrifugalfelt på mer enn 1.000.000.000 g er blitt produsert i laboratoriet av enheter som kalles sentrifuger.