formules
Gewoonlijk wordt het concept van middelpuntvliedende kracht gebruikt in het kader van de klassieke (Newtoniaanse) mechanica, wat het onderwerp is van het grootste deel van dit artikel (hoewel in sommige gevallen een generalisatie van dit concept vrij gemakkelijk kan worden verkregen voor relativistische mechanica).
Per definitie is middelpuntvliedende kracht de traagheidskracht (dat wil zeggen, in het algemeen een deel van de totale traagheidskracht) in een niet-inertiaal referentiekader, dat niet afhankelijk is van de snelheid van het materiële punt in dit frame van referentie, en is ook niet afhankelijk van de versnellingen (lineair of hoekig) van dit frame zelf referentiekaders ten opzichte van het inertiaalstelsel.
Voor een materieel punt wordt de middelpuntvliedende kracht uitgedrukt door de formule:
- middelpuntvliedende kracht uitgeoefend op het lichaam, - massa van het lichaam, - hoeksnelheid van rotatie van het niet-traagheidsreferentiesysteem ten opzichte van het traagheidssysteem (de richting van de hoeksnelheidsvector wordt bepaald door de gimletregel), - de straal vector van het lichaam in het roterende coördinatensysteem.De equivalente uitdrukking voor de middelpuntvliedende kracht kan worden geschreven als
als we de notatie gebruiken voor een vector loodrecht op de rotatie-as en daaruit getrokken naar een bepaald materieel punt.
De middelpuntvliedende kracht voor lichamen met eindige afmetingen kan worden berekend (zoals gewoonlijk wordt gedaan voor alle andere krachten) door de middelpuntvliedende krachten op te tellen die op materiële punten inwerken, de elementen waarin we het eindige lichaam mentaal verdelen.
Conclusie
Houd er rekening mee dat om de beweging van lichamen in roterende referentiekaders correct te beschrijven, naast de middelpuntvliedende kracht, ook de Coriolis-kracht moet worden ingevoerd.
Er is ook een heel ander begrip van de term "centrifugale kracht" in de literatuur. Dit wordt soms een echte kracht genoemd die niet op een roterend lichaam wordt uitgeoefend, maar vanaf de zijkant van het lichaam werkt op de beperkingen die de beweging ervan beperken. In het hierboven besproken voorbeeld zou dit de naam zijn van de kracht die vanaf de zijkant van de bal op de veer werkt. (Zie bijvoorbeeld de link naar TSB hieronder.)
Centrifugaalkracht als een echte kracht
Centripetale en middelpuntvliedende krachten wanneer lichamen langs cirkelvormige banen met een gemeenschappelijke rotatie-as bewegen
Niet toegepast op verbindingen, maar integendeel op een lichaam dat wordt geroteerd, als een voorwerp van zijn invloed, de term "centrifugale kracht" (letterlijk, de kracht uitgeoefend op een draaiend of roterend materieel lichaam, waardoor het Weglopen van het momentane rotatiecentrum), is een eufemisme gebaseerd op een verkeerde interpretatie van de eerste wet (principe van Newton) in de vorm:
Iedereen verzet zich tegen verandering in de rusttoestand of uniforme rechtlijnige beweging onder invloed van een externe kracht
Iedereen zoekt handhaaf een rusttoestand of uniforme rechtlijnige beweging totdat een externe kracht inwerkt.
Een echo van deze traditie is het idee van een bepaalde kracht, als een materiële factor die deze weerstand of aspiratie realiseert. Het zou gepast zijn om over het bestaan van zo'n kracht te praten als, bijvoorbeeld, in tegenstelling tot de werkende krachten, het bewegende lichaam zijn snelheid zou behouden, maar dit is niet zo.
Het gebruik van de term "centrifugale kracht" is geldig wanneer het punt van toepassing niet een lichaam is dat rotatie ervaart, maar een verbinding die zijn beweging beperkt. In die zin is de middelpuntvliedende kracht een van de termen in de formulering van de derde wet van Newton, de antagonist van de middelpuntvliedende kracht die de rotatie van het lichaam in kwestie veroorzaakt en erop wordt uitgeoefend. Beide krachten zijn even groot en tegengesteld van richting, maar worden toegepast op verschillend lichamen en compenseren elkaar dus niet, maar veroorzaken een echt tastbaar effect - een verandering in de bewegingsrichting van het lichaam (materiële punt).
In een inertiaal referentiekader blijven, beschouw twee hemellichamen, bijvoorbeeld, een component van een dubbelster met massa's van dezelfde orde van grootte en op afstand van elkaar. In het aangenomen model worden deze sterren beschouwd als materiële punten en is er een afstand tussen hun zwaartepunten. De kracht van universele zwaartekracht fungeert als een verbinding tussen deze lichamen, waar de zwaartekrachtconstante is. Dit is de enige werkende kracht hier, het veroorzaakt de versnelde beweging van lichamen naar elkaar toe.
Echter, in het geval dat elk van deze lichamen rond een gemeenschappelijk massamiddelpunt roteert met lineaire snelheden = en = , dan zal zo'n dynamisch systeem zijn configuratie voor onbepaalde tijd behouden als de hoeksnelheden van rotatie van deze lichamen gelijk zijn: = = , en de afstanden van het rotatiecentrum (zwaartepunt) zullen worden gerelateerd als: = , en , wat direct volgt uit de gelijkheid van de werkende krachten: en , waarbij de versnellingen respectievelijk zijn: = en .
Centripetale krachten die de beweging van lichamen langs cirkelvormige banen veroorzaken, zijn gelijk (modulo): =. Bovendien is de eerste centripetaal en de tweede centrifugaal en vice versa: elk van de krachten is, in overeenstemming met de derde wet, zowel de een als de ander.
Daarom is strikt genomen het gebruik van elk van de besproken termen overbodig, omdat ze geen nieuwe krachten aanduiden, omdat ze synoniem zijn met de enige kracht - de zwaartekracht. Hetzelfde geldt voor de werking van een van de hierboven genoemde links.
Naarmate echter de verhouding tussen de beschouwde massa's verandert, dat wil zeggen, naarmate de discrepantie in de beweging van de lichamen die deze massa's bezitten, steeds significanter wordt, wordt het verschil in de resultaten van de actie van elk van de beschouwde lichamen voor de waarnemer steeds belangrijker.
In een aantal gevallen identificeert de waarnemer zich met een van de deelnemende instanties, waardoor het voor hem onbeweeglijk wordt. In dit geval, met zo'n grote schending van de symmetrie in relatie tot het waargenomen beeld, blijkt een van deze krachten oninteressant te zijn, omdat het praktisch geen beweging veroorzaakt.
zie ook
Opmerkingen:
Links
- Matvejev A.N. Mechanica en relativiteitstheorie: leerboek voor universiteitsstudenten. - 3e editie. - M.: LLC "Publishing House" ONYX 21st Century ": LLC "Publishing House" World and Education ", 2003. - p. 405-406
Rijst. 4.8
Op elk moment zou de steen in een rechte lijn moeten bewegen die de cirkel raakt. Het is echter met een touw verbonden met de rotatie-as. Het touw wordt uitgerekt, er verschijnt een elastische kracht die op de steen inwerkt, langs het touw naar het rotatiecentrum gericht. Dit is de middelpuntzoekende kracht (wanneer de aarde om haar as draait, werkt de zwaartekracht als middelpuntzoekende kracht).
Maar sindsdien
| (4.5.2) | |||
| (4.5.3) |
De middelpuntzoekende kracht ontstond door de inwerking van de steen op het touw, d.w.z. is de kracht die op het lichaam wordt uitgeoefend? traagheidskracht van de tweede soort. Het is fictief - het bestaat niet.
De kracht die op de binding wordt uitgeoefend en langs de straal vanuit het midden wordt geleid, wordt genoemd centrifugaal.
Onthoud dat de middelpuntvliedende kracht wordt uitgeoefend op het roterende lichaam en de middelpuntvliedende kracht op de verbinding.
De aantrekkingskracht van de zwaartekracht is gericht op het centrum van de aarde.
De reactiekracht van de steun (normale druk) is loodrecht op het bewegingsoppervlak gericht.
Vanuit het oogpunt van een waarnemer geassocieerd met een niet-inertiaal referentiekader, nadert hij het centrum niet, hoewel hij ziet dat F tss is actief (dit kan worden beoordeeld aan de hand van een veerdynamometer). Daarom is er, vanuit het oogpunt van de waarnemer, in een niet-traagheidsframe een kracht die in evenwicht is F tss, gelijk aan het in grootte en tegengesteld in richting:
Omdat een= ω 2 R(hier is ω de hoeksnelheid van de steen, en υ is lineair), dan
| F cb = m 2 R. | (4.5.4) |
We zijn allemaal (en ook fysieke apparaten) op aarde en draaien om een as, dus in een niet-inertieel systeem (Figuur 4.9).
Rijst. 4.9
In een roterend referentiekader ervaart de waarnemer de werking van een kracht die hem weghaalt van de rotatie-as.
U heeft waarschijnlijk wel eens ongemak ervaren toen de auto waarin u rijdt een scherpe bocht ingaat. Het leek erop dat je nu aan de kant van de weg wordt gegooid. En als je je de wetten van de Newtoniaanse mechanica herinnert, blijkt dat sinds je letterlijk tegen de deur werd gedrukt, er een bepaalde kracht op je inwerkte. Het wordt gewoonlijk "centrifugale kracht" genoemd. Het is vanwege de middelpuntvliedende kracht dat het zo adembenemend is in scherpe bochten, wanneer deze kracht je tegen de zijkant van de auto drukt. (Trouwens, deze term, die afkomstig is van de Latijnse woorden centrum("midden") en fugus("hardlopen"), in 1689 in wetenschappelijk gebruik geïntroduceerd door Isaac Newton.)
Voor een externe waarnemer zullen de dingen er echter anders uitzien. Wanneer de auto overhelt, zou de waarnemer aannemen dat je gewoon in een rechte lijn verdergaat, zoals elk lichaam dat niet wordt beïnvloed door een externe kracht zou doen; en de auto wijkt af van een recht pad. Het zal voor zo'n waarnemer lijken dat hij je niet tegen de autodeur drukt, maar integendeel, de autodeur begint druk op je uit te oefenen.
Er is echter geen tegenstelling tussen deze twee standpunten. In beide referentiekaders worden gebeurtenissen op dezelfde manier beschreven en worden voor deze beschrijving dezelfde vergelijkingen gebruikt. Het enige verschil is de interpretatie van wat er gebeurt door een externe en interne waarnemer. In die zin lijkt de middelpuntvliedende kracht op de Corioliskracht ( cm. Coriolis-effect), dat ook werkt in roterende referentiekaders.
Omdat niet alle waarnemers het effect van deze kracht zien, verwijzen natuurkundigen vaak naar de middelpuntvliedende kracht als fictieve kracht of pseudo-kracht. Het lijkt mij echter dat een dergelijke interpretatie misleidend kan zijn. Er is immers nauwelijks een fictieve kracht die je voelbaar tegen de autodeur drukt. Het is alleen zo dat, terwijl je door traagheid blijft bewegen, je lichaam de neiging heeft om een rechtlijnige bewegingsrichting aan te houden, terwijl de auto daarvan afwijkt en je daardoor onder druk zet.
Om de gelijkwaardigheid van de twee beschrijvingen van middelpuntvliedende kracht te illustreren, laten we wat wiskunde doen. Een lichaam dat met een constante snelheid in een cirkel beweegt, beweegt met versnelling omdat het voortdurend van richting verandert. Deze versnelling is v2/r, waar v- snelheid, en r is de straal van de cirkel. Dienovereenkomstig zal een waarnemer die zich in een referentieframe bevindt dat langs een cirkel beweegt een middelpuntvliedende kracht ervaren gelijk aan mv 2 /r.
Nu, om samen te vatten: elk lichaam dat zich langs een gebogen pad beweegt, of het nu een passagier is in een auto in een bocht, een bal aan een touwtje die je over je hoofd draait, of de aarde in een baan om de zon, ervaart een kracht die wordt veroorzaakt door de druk van de autodeur, touwspanning of de zwaartekracht van de zon. Laten we deze kracht noemen F. Vanuit het gezichtspunt van iemand die zich in een roterend referentiekader bevindt, beweegt het lichaam niet. Dit betekent dat de innerlijke kracht F gebalanceerd door een externe middelpuntvliedende kracht:
F = mv2 /r
Echter, vanuit het oogpunt van een waarnemer buiten het roterende referentiekader, beweegt het lichaam (jij, de bal, de aarde) uniform onder invloed van een externe kracht. Volgens de tweede wet van de mechanica van Newton is de relatie tussen kracht en versnelling in dit geval: F = ma. Door in deze vergelijking de versnellingsformule in te vullen voor een lichaam dat in een cirkel beweegt, krijgen we:
F = ma = mv2 /r
Maar daarmee hebben we precies de vergelijking voor een waarnemer in een roterend referentiekader verkregen. Dit betekent dat beide waarnemers tot identieke resultaten komen met betrekking tot de grootte van de werkende kracht, hoewel ze uitgaan van verschillende premissen.
Dit is een zeer belangrijke illustratie van hoe mechanica is als een wetenschap. Waarnemers die zich in verschillende referentiekaders bevinden, kunnen de optredende verschijnselen op totaal verschillende manieren beschrijven. Maar hoe fundamenteel de verschillen in benaderingen voor het beschrijven van de verschijnselen die ze waarnemen ook zijn, de vergelijkingen die ze beschrijven zullen identiek blijken te zijn. En dit is niets anders dan het principe van de onveranderlijkheid van de natuurwetten, dat ten grondslag ligt aan
Meestal manifesteren de traagheidskrachten zich statisch in de druk die een lichaam dat de traagheidskracht ontwikkelt uitoefent op een ander lichaam dat verantwoordelijk is voor het veranderen van de bewegingstoestand van het eerste lichaam. De naar boven versnelde last oefent door de traagheidskracht extra druk uit op het platform (Fig. 23). Voor een waarnemer die aan het touw trekt, lijkt het alsof de last "in gewicht toeneemt" naarmate hij meer wordt opgetild met grotere versnelling.
Rijst. 23. "Toename van het gewicht" bij het tillen met versnelling vindt plaats vanwege de traagheidskracht die door het lichaam wordt ontwikkeld.
Wanneer druk of spanning van sommige lichamen een bepaald bewegend lichaam dwingt af te wijken van een rechtlijnig pad, zeggen we dat een lichaam dat afwijkt van een rechtlijnig pad een middelpuntvliedende traagheid ontwikkelt die tegengesteld is aan de middelpuntzoekende kracht waarmee de lichamen die de kromming van het traject zet het bewegende lichaam onder druk of trekt eraan. Volgens de wet van gelijkheid van actie en reactie zijn deze twee krachten altijd numeriek hetzelfde, dus de middelpuntvliedende kracht wordt bepaald door de formule
of, wat hetzelfde is:
De middelpuntzoekende kracht is altijd gericht op het middelpunt van de kromming en wordt uitgeoefend op het bewegende lichaam; de middelpuntvliedende kracht is in grootte gelijk aan de middelpuntzoekende kracht, maar is in de tegenovergestelde richting gericht, d.w.z. van het centrum van de kromming naar de convexiteit van de baan, en wordt toegepast op lichamen die een kromming van de baan van een bewegend lichaam veroorzaken .
Een massieve bal opgehangen aan een sterke draad trekt hem in rust met de zwaartekracht van de bal, maar als hij in trilling wordt gebracht, trekt hij hem met een kracht die groter is dan zijn zwaartekracht, door de waarde van de middelpuntvliedende traagheid die hij ontwikkelt :
Een auto die door een platform rijdt dat enigszins onder zijn gewicht doorzakt, drukt op de brug met een kracht die het gewicht van de auto overschrijdt met de waarde van de middelpuntvliedende traagheidskracht. Daarom, als andere zaken gelijk blijven, zal de druk van de auto op de holle brug groter zijn naarmate de snelheid van de auto groter is. Om de inwerking van middelpuntvliedende krachten te vermijden, worden bruggen meestal enigszins convex gemaakt (Fig. 24). In dit geval manifesteert het gewicht van de voertuigen die zich snel over de brug bewegen zich gedeeltelijk dynamisch, waardoor ze een naar beneden gerichte centripetale versnelling krijgen; daarom zal de druk op de convexe brug van auto's die er snel overheen rijden minder zijn dan hun gewicht.
Op de rondingen van het spoor oefenen de wielen van de trein- of tramwagons horizontale druk uit op de buitenrail door:
Rijst. 24 Bij het rijden over een bolle brug drukt de auto met een kracht die kleiner is dan zijn eigen gewicht op de wasstraat.
middelpuntvliedende traagheidskracht ontwikkeld door de auto. Om te voorkomen dat de wagen kantelt, moet de resultante van de druk die wordt gecreëerd door het gewicht van de wagen en de centrifugaalkracht tussen de rails loodrecht op het railoppervlak worden gericht; hiervoor wordt op de rondingen de buitenste rail iets hoger gelegd dan de binnenste (afb. 25).
Rijst. 25. Bij afrondingen wordt de buitenrail boven de binnenrail gelegd,
Om soortgelijke redenen helt een schaatser, die een cirkel beschrijft, zijn lichaam naar het midden van de cirkel (Fig. 26). Merk nogmaals op dat in Fig. 25 en 26, zoals algemeen aanvaard in deze cursus, tonen golvende pijlen de statische manifestaties van krachten (in het eerste geval de krachten die op de rail worden uitgeoefend, in het tweede geval op het ijs). Op afb. 26 laat ook zien hoe de grondrespons en het gewicht van de schaatser een som van middelpuntzoekende kracht leveren die wordt uitgeoefend op het traagheidscentrum van de schaatser en zich dynamisch manifesteert in centripetale versnelling wanneer de schaatser langs een cirkelvormige boog beweegt. Precies dezelfde constructie zou kunnen worden aangevuld met Fig. 25. Centripetale versnelling, die zorgt voor de beweging van de auto langs de ronding van het spoor, met de juiste stijging van de buitenrail (zoals in het geval getoond in Fig. 26) wordt gecreëerd door de geometrische som van de reactie van de rails en het gewicht van de auto. De helling van het canvas, hoewel het niet de horizontale component van de druk van de wielen op de rails elimineert, maar vermindert (in de juiste hellingshoek - tot nul) de laterale druk van de banden, evenwijdig aan het vlak van de slapers. Als de buitenrail niet omhoog was gebracht en de auto dus strikt verticaal in de bochten zou bewegen, dan zouden, naast de neiging om te kantelen, grote krachten ontstaan die de bevestiging van de rails aan de dwarsliggers verschuiven; in dit geval zou de middelpuntzoekende kracht op de bochten van de baan worden gecreëerd als gevolg van de aangegeven krachten die de neiging hebben om de buitenrail af te scheuren, terwijl er bij de juiste helling van de baan geen verschuivende krachten in het vlak van de baan zijn, aangezien de resulterende druk op de rails loodrecht op dit vlak staat,
In gevallen zoals getoond in Fig. 26, wordt de middelpuntzoekende kracht uitgeoefend op het zwaartepunt van het bewegende lichaam, en de punten van toepassing van de middelpuntvliedende kracht worden bepaald door de geometrische contactvoorwaarden van het bewegende lichaam met het lichaam waarop de middelpuntvliedende kracht wordt uitgeoefend en de tegenwerking daarvan zorgt voor de kromming van het traject; daarom deze
hoewel numeriek gelijke krachten gericht zijn, als actie en reactie, antiparallel, maar niet langs één rechte lijn.
De substantie van een roterend vast lichaam bevindt zich in een gespannen toestand, aangezien elk deeltje van het roterende lichaam een centrifugale traagheid ontwikkelt die wordt uitgeoefend op aangrenzende deeltjes van het lichaam, waardoor wordt voorkomen dat het deeltje in kwestie van de rotatie-as weg beweegt. Traagheidskrachten, gericht langs de straal vanuit het centrum, hebben de neiging om de buitenste lagen materie van de binnenste af te scheuren.
Rijst. 26 De schaatser beschrijft een cirkelboog en kantelt zijn lichaam zodat de reactie van het ijs door het zwaartepunt van het lichaam gaat, dan geeft de resultante van de reactie R en gewicht de middelpuntzoekende kracht
Als de sterkte van de substantie onvoldoende is, vernietigen de centrifugale krachten van traagheid bij een hoge rotatiesnelheid het lichaam en scheuren het uit elkaar. Om dergelijke ongelukken te voorkomen, zijn alle snel roterende onderdelen van machines (rotors) en sneldraaiende vliegwielen gemaakt van de meest duurzame metalen (meestal staal).
De grootte van de middelpuntvliedende traagheidskrachten in de roterende delen van machines kan worden beoordeeld aan de hand van het volgende voorbeeld. De rotor van een van de gyrokompassen met een diameter van 12 cm en een gewicht van 2,5 kg maakt 20.000 rpm. De middelpuntvliedende kracht die door elke massa op de rand wordt ontwikkeld, is 25 duizend keer groter dan het gewicht van deze massa.
De traagheidskrachten hebben vaak een vernietigend effect op afzonderlijke onderdelen van machines. Wanneer een wiel op een as is gemonteerd zodat de gehele massa symmetrisch is verdeeld ten opzichte van de rotatie-as, dan worden de centrifugale traagheidskrachten die worden ontwikkeld door individuele deeltjes van het wiel gebalanceerd op de rotatie-as en beïnvloeden alleen de elastische spanning van de substantie van het wiel. Bij zeer hoge snelheden kan deze spanning ervoor zorgen dat het wiel breekt. Maar als de massa van het wiel asymmetrisch is verdeeld ten opzichte van de rotatie-as, dan kunnen zelfs bij relatief lage snelheden de centrifugale traagheidskrachten, die in dit geval niet op de as zijn gebalanceerd, leiden tot asbreuk.
Aan de wielen van een stoomlocomotief kan door de asymmetrische verdeling van traagheidskrachten een eenzijdige druk op de as van enkele tonnen ontstaan; in dit opzicht, wanneer een dergelijk wiel draait, neemt de druk van het wiel op de rail toe (wanneer de resultante van ongebalanceerde centrifugaalkrachten naar beneden is gericht), of neemt af (wanneer het naar boven is gericht) - de rail, als het ware, onder invloed is van zware hamerslagen.
Bij het ontwerpen van een nieuwe machine wordt een gedetailleerde berekening uitgevoerd van de traagheidskrachten die erin kunnen optreden onder verschillende bedrijfsomstandigheden. Met de manifestatie van onevenwichtige traagheidskrachten, moet men vechten door de precieze verdeling van massa's en de coördinatie van de bewegingen van afzonderlijke delen van de machine.
Maar de traagheidskrachten, in het bijzonder centrifugaalkrachten, hebben ook een positieve toepassing in de technologie, die zeer uitgebreid en gevarieerd is (het werk van hamers, centrifugaalmachines, centrifuges, enz.).
Merk op dat de term "centrifugale kracht" niet helemaal succesvol is; het leidt tot een verkeerd begrip van deze kracht. De term "centrifugale kracht" stimuleert het denken over de beweging vanuit het rotatiecentrum langs de straal. Hoewel de middelpuntvliedende kracht langs de straal vanuit het centrum werkt, veroorzaakt deze geen beweging in deze richting en kan deze ook niet veroorzaken omdat deze op de bindingen wordt uitgeoefend. Als de bindingen die het lichaam op een constante afstand van het centrum hielden plotseling worden geëlimineerd (bijvoorbeeld, het touw waaraan de in een cirkel gedraaide steen is vastgemaakt, is verbroken), dan zal het lichaam dat langs de cirkel beweegt zich van het centrum af bewegen van de cirkel natuurlijk niet langs de straal, maar langs de raaklijn aan de cirkel, omdat het door traagheid de snelheidsrichting zal behouden die het had op het moment van het verbreken van de bindingen.
Zoals u weet, heeft elk fysiek lichaam de neiging om zijn rusttoestand of uniformiteit te behouden totdat het wordt blootgesteld aan enige impact van buitenaf. De middelpuntvliedende kracht is niets anders dan een manifestatie van dit universele.In ons leven wordt het zo vaak aangetroffen dat we het praktisch niet opmerken en er op onbewust niveau op reageren.
concept
Centrifugaalkracht is een soort effect dat een fysiek punt heeft op krachten die de bewegingsvrijheid beperken en het dwingen kromlijnig te bewegen ten opzichte van het lichaam dat het verbindt. Aangezien de verplaatsingsvector van zo'n lichaam voortdurend verandert, zelfs als de absolute snelheid ongewijzigd blijft, zal de versnellingswaarde niet nul zijn. Daarom ontstaat door de tweede wet van Newton, die de afhankelijkheid van kracht van de massa en versnelling van het lichaam vaststelt, een middelpuntvliedende kracht. Laten we nu de derde regel van de beroemde Engelse natuurkundige onthouden. Volgens hem bestaan ze in paren, wat betekent dat de middelpuntvliedende kracht door iets moet worden gecompenseerd. Er moet inderdaad iets zijn dat het lichaam op zijn kromlijnige baan houdt! Het is dus zo dat, samen met de middelpuntvliedende kracht, de middelpuntzoekende kracht ook op het roterende object inwerkt. Het verschil tussen hen is dat de eerste aan het lichaam is bevestigd en de tweede - aan de verbinding met het punt waaromheen de rotatie plaatsvindt.
Waar is het effect van middelpuntvliedende kracht?
Het is de moeite waard om een kleine lading die met de hand aan het touw is vastgemaakt, af te wikkelen zodra de spanning van het touw begint te voelen. Zonder de invloed van middelpuntvliedende kracht zou het touw breken. Elke keer dat we ons over een cirkelvormig pad verplaatsen (met de fiets, auto, tram, enz.), worden we in de tegenovergestelde richting van de bocht gedrukt. Daarom heeft de baan op hogesnelheidsbanen, op secties met scherpe bochten, een speciale helling om de concurrerende racers meer stabiliteit te geven. Laten we een ander interessant voorbeeld bekijken. Omdat onze planeet om zijn as draait, werkt de middelpuntvliedende kracht op alle objecten die zich op het oppervlak bevinden. Als gevolg hiervan worden dingen een beetje gemakkelijker. Als je een gewicht van 1 kg neemt en het van de pool naar de evenaar verplaatst, dan zal het gewicht met 5 gram afnemen. Met zulke magere waarden lijkt deze omstandigheid onbeduidend. Bij toenemend gewicht wordt dit verschil echter groter. Zo wordt een stoomlocomotief die vanuit Archangelsk in Odessa aankomt 60 kg lichter en een stoomlocomotief van 20.000 ton die van de Witte Zee naar de Zwarte Zee is gereisd, wordt 80 ton lichter! Waarom gebeurt dit?
Omdat de middelpuntvliedende kracht die voortkomt uit de rotatie van onze planeet de neiging heeft om alles wat erop is van het aardoppervlak te verstrooien. Wat bepaalt de waarde van de middelpuntvliedende kracht? Onthoud nogmaals de tweede regel van Newton. De eerste parameter die de grootte van de middelpuntvliedende kracht beïnvloedt, is natuurlijk de massa van het roterende lichaam. En de tweede parameter is de versnelling, die in kromlijnige beweging afhangt van de rotatiesnelheid en de straal die door het lichaam wordt beschreven. Deze afhankelijkheid kan als formule worden weergegeven: a = v 2 /R. Het blijkt: F \u003d m * v 2 / R. Wetenschappers hebben berekend dat als onze aarde 17 keer sneller zou draaien, er gewichtloosheid zou zijn op de evenaar, en als een volledige omwenteling zou plaatsvinden in slechts één uur, dan zou gewichtsverlies niet alleen op de evenaar worden gevoeld, maar ook in alle zeeën en landen die er aan grenzen.
