Innhold
- Det er ikke noe som sentrifugalakselerasjon
- Tips
- En rask oppsummering
- Beregning av centripetal akselerasjon og krefter
- Så hvorfor er det ingen sentrifugalkraft?
- Hva en sentrifugalkraftkalkulator virkelig gjør
Du har sikkert opplevd å kjøre ned motorveien, når plutselig veien buer seg til venstre og det føles som om du blir skjøvet ut mot høyre, i motsatt retning av kurven. Dette er et vanlig eksempel på hva mange tenker på og kaller en "sentrifugalkraft." Denne "styrken" kalles feilaktig sentrifugalkraften, men faktisk er det ikke noe slikt!
Det er ikke noe som sentrifugalakselerasjon
Objekter som beveger seg i en jevn sirkulær bevegelse opplever krefter som holder objektet i perfekt sirkulær bevegelse, noe som betyr at summen av kreftene er rettet innover mot sentrum. En enkelt kraft som spenning i en streng er et eksempel på centripetalkraft, men andre krefter kan også fylle denne rollen. Spenningen i strengen resulterer i en centripetal kraft, noe som forårsaker den jevne sirkulære bevegelsen. Sannsynligvis er det dette du vil beregne.
La oss først gå gjennom hva sentripetallakselerasjon er og hvordan man beregner det, samt hvordan man beregner centripetalkrefter. Deretter vil vi kunne forstå hvorfor det ikke er noen sentrifugalkraft.
Tips
En rask oppsummering
For å forstå sentripetalkraft og akselerasjon, kan det være nyttig å huske litt ordforråd. For det første er hastighet en vektor som beskriver hastigheten og bevegelsesretningen for et objekt. Neste, hvis hastigheten endrer seg, eller med andre ord hastigheten eller retningen til objektet endrer seg som en funksjon av tiden, har den også en akselerasjon.
Et spesielt tilfelle av todimensjonal bevegelse er ensartet sirkulær bevegelse, der et objekt beveger seg med konstant vinkelhastighet rundt et sentralt, stasjonært punkt.
Legg merke til at vi sier at objektet har en konstant hastighet, men ikke hastighet, fordi objektet kontinuerlig endrer retning. Derfor har objektet to akselerasjonskomponenter: den tangensielle akselerasjonen som er parallell med objektets bevegelsesretning, og den centripetale akselerasjonen som er vinkelrett.
Hvis bevegelsen er jevn, er størrelsen på den tangensielle akselerasjonen null, og den centripetale akselerasjonen har en konstant styrke som ikke er null. Kraften (eller kreftene) som forårsaker den sentripetale akselerasjonen er den sentripetale kraften, som også peker innover mot sentrum.
Denne kraften, fra den greske betydningen "søker sentrum", er ansvarlig for rotasjonen av gjenstanden i en ensartet sirkulær bane rundt sentrum.
Beregning av centripetal akselerasjon og krefter
Den sentripetale akselerasjonen til et objekt er gitt av en = v2/ R, hvor v er gjenstandens hastighet og R er radiusen den roterer til. Det viser seg imidlertid at mengden F = ma = mv2/ R er egentlig ikke en styrke, men kan brukes til å hjelpe deg å forholde kraften eller kreftene som gir opphav til den sirkulære bevegelsen, til den centripetale akselerasjonen.
Så hvorfor er det ingen sentrifugalkraft?
La oss late som om det var noe som en sentrifugalkraft, eller en styrke som er lik og motsatt av sentripetalkraften. Hvis det var tilfelle, ville de to kreftene kansellere hverandre, noe som betyr at objektet ikke ville bevege seg i en sirkulær bane. Eventuelle andre krefter til stede kan skyve objektet i en annen retning eller i en rett linje, men hvis det alltid var en lik og motsatt sentrifugalkraft, ville det ikke være noen sirkulær bevegelse.
Så hva med sensasjonen du føler når du går rundt en kurve på veien og i andre eksempler på sentrifugalkraft? Denne "kraften" er faktisk et resultat av treghet: kroppen din beveger seg i en rett linje, og bilen dytter deg faktisk rundt kurven, så det føles som om vi blir presset inn i bilen i motsatt retning av kurven.
Hva en sentrifugalkraftkalkulator virkelig gjør
En sentrifugalkraftkalkulator tar i utgangspunktet formelen for sentripetallakselerasjon (som beskriver et reelt fenomen) og snur styrkenes retning for å beskrive den tilsynelatende (men til slutt fiktive) sentrifugalkraften. Det er virkelig ikke behov for å gjøre dette i de fleste tilfeller, fordi det ikke beskriver virkeligheten av den fysiske situasjonen, bare den tilsynelatende situasjonen i en ikke-treghetsreferanseramme (i, for eksempel fra perspektivet til noen inne i den svingende bilen).