Zentrifugalkraftformeln, wie berechnet, Beispiele, Übungen

Der Zentrifugalkraft tendiert dazu, die Körper herauszudrücken, die eine Kurve machen,. Es wird als eine angesehen fiktive Kraft, Pseudofuerza entweder Trägheitskraft, Weil es nicht durch Wechselwirkungen zwischen realen Objekten verursacht wird, sondern eine Manifestation der Trägheit der Körper. Trägheit ist die Eigenschaft, die Objekte dazu bringt, ihre Ruhe oder eine gleichmäßige geradlinige Bewegung zu halten, wenn sie es haben.

Der Begriff "zentrifugaler Kraft" wurde von Wissenschaftler Christian Huygens (1629-1695) geprägt. Er bestätigte, dass die krummlinige Bewegung der Planeten dazu neigen würde, sie wegzuziehen, es sei denn.

Abbildung 1. Bei einer Kurve erleben Passagiere eine Kraft, die sie dazu neigt, sie herauszuholen. Quelle: Libreshot.

Für diejenigen, die mit dem Auto fahren, ist die Zentrifugalkraft überhaupt nicht fiktiv. Die Passagiere eines Auto.

Die Größe der Zentrifugalkraft F_G Es wird durch den folgenden Ausdruck berechnet:

 Wo:

-F_G Es ist die Größe der Zentrifugalkraft

-M Es ist die Masse des Objekts

-v Es ist Geschwindigkeit

-R Es ist der Radius der gekrümmten Flugbahn.

Kraft ist ein Vektor, daher wird kühner Buchstaben verwendet, um ihn von seiner Größe zu unterscheiden, die ein Skalar ist.

Sie müssen immer im Auge behalten, das F_G erscheint nur, wenn die Bewegung unter Verwendung eines beschleunigten Referenzsystems beschrieben wird.

In dem zu Beginn beschriebenen Beispiel stellt die Drehung eine beschleunigte Referenz dar, da es das erfordert Zentripetalbeschleunigung, damit ich mich drehen kann.

[TOC]

Wie wird die Zentrifugalkraft berechnet??

Die Wahl des Referenzsystems ist von entscheidender Bedeutung für die Wertschätzung der Bewegung. Ein beschleunigtes Referenzsystem ist auch als nicht -untiales System bekannt.

In dieser Art von System erscheinen fiktive Kräfte wie zentrifugale Kraft, deren Ursprung keine wirkliche Wechselwirkung zwischen Objekten ist. Ein Passagier konnte nicht sagen, was ihn aus der Kurve herausschreibt, er kann nur bestätigen, was so passiert.

Andererseits werden in einem Trägheitsreferenzsystem die Wechselwirkungen zwischen realen Objekten wie dem Körper in Bewegung und der Erde angegeben, was zu Gewicht oder zwischen dem Körper und der Oberfläche führt, auf der es sich bewegt, die Reibung und Reibung stammen und Ursprung normal.

Ein Beobachter, der am Rande der Straße steht und der das Auto sieht, um die Kurve zu geben, ist ein gutes Beispiel für Trägheitsreferenzsystem. Für diesen Beobachter dreht sich das Auto, weil es eine in die Mitte der Kurve gerichtete Kraft wirkt, was ihn zwingt, nicht herauszukommen. Es geht um die zentripetale Kraft, die durch Reibung zwischen Reifen und Pflaster erzeugt wird.

In einem Trägheitsreferenzsystem erscheint keine Zentrifugalkraft. Daher ist der erste Schritt zur Berechnung der Berechnung des Referenzsystems, mit dem die Bewegung beschrieben wird.

Es kann Ihnen dienen: empfindliche Wärme: Konzept, Formeln und Übungen gelöst

Schließlich sollte beachtet werden, dass Trägheitsreferenzsysteme nicht unbedingt in Ruhe sein sollten, wie z. Ein Trägheitsreferenzsystem, bekannt als Laborreferenzrahmen, Es kann auch in Bewegung sein. Natürlich mit ständiger Geschwindigkeit in Bezug auf eine Trägheit.

Freies Körperdiagramm in einem Trägheits- und Nicht-Immercial-System

In der nächsten Figur links steht ein Beobachter oder steht und sieht sich O 'an, der sich auf der Plattform befindet, die sich in die angegebene Richtung dreht. Für O wird ein Trägheitsrahmen sicher F_C produziert von der Gitterwand auf der Rückseite von O '.

Figur 2. Eine Person, die auf einer rotierenden Plattform steht. Quelle: Santillana Physik.

Nur in Trägheitsreferenzsystemen ist es gültig, Newtons zweites Gesetz anzuwenden, in dem die Nettokraft dem Produkt der Masse durch Beschleunigung entspricht. Und damit wird es mit dem freien Körperdiagramm erhalten: es wird erhalten:

F_C = ma_C

F_C= MV² / R

In ähnlicher Weise gibt es in der richtigen Abbildung auch ein freies Körperdiagramm, das beschreibt, was der Beobachter sieht oder '. Aus seiner Sicht ist er in Ruhe, deshalb sind die Kräfte auf ihm ausgeglichen.

Diese Kräfte sind: normal F, dass die Mauer darauf rot und in die Mitte und die Zentrifugalkraft gerichtet ist F_G Das drückt es aus und stammt nicht von einer Interaktion, sondern ist eine nicht-orororische Kraft, die in den Referenzsystemen in der Rotation erscheint.

Die zentrifugale Kraft, die fiktiv ist, wird durch eine echte Kraft, den Kontakt oder die normale Kraft ausgeglichen, die auf die Mitte hinweist. Deshalb:

∑f_X = 0 → f_G - F = 0

F_G = F

Beispiele

Obwohl die Zentrifugalkraft als Pseudo -Feckling angesehen wird, sind ihre Auswirkungen ziemlich real, wie in den folgenden Beispielen zu sehen ist:

- In jedem rotierenden Spiel eines Vergnügungsparks ist die Zentrifugalkraft vorhanden. Sie achtet darauf, dass "wir vom Zentrum weglaufen" und ständigen Widerstand bietet, wenn Sie versuchen, in die Mitte eines sich bewegenden Karussells zu gehen. Im folgenden Pendel sehen Sie die Zentrifugalkraft:

Kann Ihnen dienen: Eugen Goldstein: Biographie, Beiträge und Entdeckungen

https: // giphy.com/gifs/jtu3pnmkqomqdujwmo

- Der Coriolis -Effekt ergibt sich aus der terrestrischen Rotation, wodurch die Erde aufhört. Dann erscheint die Kraft von Coriolis, dass eine Pseudo-Kraft, die die Objekte seitlich leitet, wie bei den Menschen, die versuchen, auf einer rotierenden Plattform zu gehen.

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

Übungen

Übung 1

Ein Auto, das sich mit Beschleunigung dreht ZU Rechts trägt er ein ausgestopftes Spielzeug, das vom inneren Rückspiegel hängt. Zeichnen und vergleichen Sie die Spielzeugfreien Körperdiagramme aus:

a) Der Trägheitsreferenzrahmen eines Beobachters, der auf der Straße steht.

b) Ein Passagier, der im Auto fährt.

Lösung für

Ein Beobachter, der auf der Straße steht ZU Nach rechts.

Figur 3. Freikörperdiagramm für Übung 1a. Quelle: f. Zapata.

Es gibt zwei Kräfte, die auf das Spielzeug wirken: einerseits die Spannung im Seil T und das vertikale Gewicht nach unten W. Das Gewicht ist mit der vertikalen Komponente der Spannung ausgeglichen Tcosθ, Deshalb:

W - tcosθ = 0

Die horizontale Komponente der Spannung: T. Senθ Es ist die unausgeglichene Kraft, die für die Beschleunigung rechts verantwortlich ist, daher ist die zentripetale Kraft:

F_C= T.senθ = ma_C

Lösung b

Für einen Passagier im Auto hängt das Spielzeug im Gleichgewicht und das Diagramm lautet wie folgt:

Figur 4. Freikörperdiagramm für Übung 1b. Quelle: f. Zapata.

Wie im vorherigen Fall werden das Gewicht und die vertikale Komponente der Spannung kompensiert. Aber die horizontale Komponente ist mit fiktiver Kraft ausgeglichen F_G = ma, so dass:

-ma + tsenθ = 0

F_G = ma

Übung 2

Eine Währung befindet sich am Rande eines alten Vinylaufsatz. Finden Sie den minimalen statischen Reibungskoeffizienten, der für die Beibehaltung der Währung der Währung erforderlich ist.

Lösung

In der Abbildung ist das freie Körperdiagramm für einen Beobachter, der sich mit der Währung bewegt. Das Normale N dass die Toadiscos vertikal nach oben ausüben W, während die Zentrifugalkraft F_G wird durch statisches Reiben kompensiert F_berühren.

Abbildung 5. Freikörperdiagramm für Übung 2. Quelle: f. Zapata.

N - w = 0

F_berühren - F_G = 0

Die Größe der Zentrifugalkraft ist MV²/R, Wie am Anfang angegeben, dann:

F_berühren = F_G = MV²/R

Andererseits wird die statische Reibungskraft gegeben durch:

Kann Ihnen dienen: Volt oder Volt: Konzept und Formeln, Äquivalenzen, Beispiele

F_{Reco =} μ_S.N

Wo μ_S Es ist der statische Reibenkoeffizient, eine entfesselte Menge, deren Wert davon abhängt, wie Oberflächen in Kontakt sind. Ersetzen dieser Gleichung bleibt erhalten:

μ_S.N = mv²/R → μ_S = MV²/R.N

Es wäre notwendig, die Größe des normalen zu bestimmen, das mit dem Gewicht nach n = mg zusammenhängt. Wieder ersetzen:

μ_S = MV²/R.mg → μ_S = v²/Rg

Zurück zur Erklärung berichtet, dass sich die Währung mit einer Rate von 33 Umdrehungen /Minute dreht, was die Winkelgeschwindigkeit oder Winkelfrequenz ist Ω, im Zusammenhang mit der linearen Geschwindigkeit 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/ (15 cm x 981 cm/ s²) = 0.18

Die Ergebnisse dieser Übung wären überein. In diesem Fall ist die einzige Kraft, die in der Lage ist, die Beschleunigung in Richtung des Zentrums zu stammen.

Anwendungen

Wie wir gesagt haben, ist die Zentrifugalkraft eine fiktive Kraft, die nicht in den Trägheitsrahmen erscheint, die die einzigen sind, in denen Newtons Gesetze gültig sind. In ihnen ist die zentripetale Kraft dafür verantwortlich.

Die Zentripetalkraft ist keine andere Kraft als die bereits bekannte. Im Gegenteil, genau diese, die die Rolle der zentripetalen Kräfte bei Bedarf spielen. Zum Beispiel die Schwerkraft, die den Mond umkaufen macht.

Da jedoch viele beschleunigte Referenzsysteme vorhanden sind, haben fiktive Kräfte sehr reale Auswirkungen. Für Probe sind hier drei wichtige Anwendungen, in denen sie konkrete Auswirkungen haben:

Zentrifugatoren

Zentrifugatoren sind weit verbreitete Instrumente im Labor. Die Idee besteht.

Dann neigen die massivsten Partikel dazu, sich von der Rotationsachse zu entfernen und somit von der leichtesten getrennt zu sein, die näher an der Mitte bleibt.

Waschmaschinen

Automatische Waschmaschinen haben verschiedene Quetschzyklen. In ihnen wird die Kleidung zentrifugiert, um das verbleibende Wasser zu beseitigen. Eine Revolutionen des Zyklus, weniger nass wird die Kleidung am Ende des Waschens sein.

Kurve Peralte

Die Autos nehmen die Kurven auf den Straßen besser, dank der Straße, die sich ein wenig in die Mitte der Kurve lehnt, was als Peralte bekannt ist. Auf diese Weise hängt das Auto nicht ausschließlich von der statischen Reibung zwischen den Reifen und der Straße ab, um die Kurve abzuschließen, ohne die Kurve zu verlassen.

Verweise

1. Acosta, Victor. Bau eines didaktischen Leitfaden.Erholt von: Bdigital.ein i.Edu.CO.
2. TOPPR. Bewegungsgesetze: Bewegung Rundschreiben. Erholt von: topppr.com.
3. Resnick, r. (1999). Physisch. Vol. 1. 3. Aufl. in Spanisch. Kontinentaler Redaktionsgesellschaft s.ZU. von c.V.
4. Autonome Universität des Bundesstaates Hidalgo. Zentrifugalkraft. Geborgen von: VAIEH.Edu.mx
5. Wikipedia. Zentrifugatoren. Geborgen von: ist.Wikipedia.Org.