Центробежная сила

Содержание

В центробежная сила он имеет тенденцию выталкивать вращающиеся тела по кривой. Считается фиктивная сила, псевдофорс или инерционная сила, потому что это не вызвано взаимодействием между реальными объектами, а является проявлением инерция тел. Инерция — это свойство, которое заставляет объекты хотеть сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если оно у них есть.

Термин «центробежная сила» был придуман ученым Кристианом Гюйгенсом (1629–1695). Он утверждал, что криволинейное движение планет будет иметь тенденцию отодвигать их, если Солнце не приложит некоторую силу, чтобы удерживать их, и рассчитал, что эта сила пропорциональна квадрату скорости и обратно пропорциональна радиусу описанной окружности.

Для тех, кто путешествует на машине, центробежная сила вовсе не фикция. Пассажиры в автомобиле, поворачивающем направо, чувствуют, что их толкают влево, и наоборот, когда автомобиль поворачивает налево, люди испытывают силу вправо, которая, кажется, хочет отодвинуть их от центра поворота.

Величина центробежной силы F_граммрассчитывается с использованием следующего выражения:

–F_грамм величина центробежной силы

–м это масса объекта

–v это скорость

–р — радиус криволинейной траектории.

Сила — вектор, поэтому жирный шрифт используется, чтобы отличить ее от величины, которая является скаляром.

Вы должны всегда помнить, что F_грамм появляется только тогда, когда движение описывается с использованием ускоренной системы отсчета.

В примере, описанном в начале, вращающийся автомобиль представляет собой опорный элемент с ускорением, поскольку он требует центростремительное ускорение, так что вы можете развернуться.

Что общего между ними

Пришло время сравнить центробежную и центростремительную силы. У них есть отличия и сходства. Вот общие черты:

Равны по значению

Земля кружится вокруг Солнца по эллиптической орбите. Когда планета пролетает на расстоянии 147 миллионов километров, её скорость равна 30,2 км/с. Этот участок называется перигелий. Здесь F_цб больше всего, потому что скорость выше средней, а промежуток между планетой с центром вращения короткий.

На расстоянии в 152 миллиона километров до Солнца скорость падает до 29,2 км/с. Эта зона называется афелием. Здесь F_цб самая низкая, потому что дистанция до звезды больше, а скорость ниже средней.

Между перигелием и афелием планета летит со средней скоростью 29,8 км/с.

Возникают одновременно

Они появляются, когда предмет движется криволинейно. Вот примеры для наглядности:

В лопасти конструкции с электромотором повесили два груза. Мотор закрутил их, появилась инерция. Они начали кружиться на лопастях, но не улетели. Их удержала F_цс.

Автомобиль разогнался до 120 км/ч и пошёл в вираж. Машину занесло, она поменяла направление движения за счёт F_цб. Но автомобиль не вылетел с дороги и остался на полосе. Так получилось, потому что F_цс удержала машину.

Во всех примерах они стали действовать одновременно.

Примеры центробежной силы

В нашей повседневной жизни центробежная сила проявляется по-разному. Вот несколько примеров наличия центробежной силы:

Примеры центробежной силы

• Повороты автомобиля: Когда машина поворачивает, пассажиры чувствуют внешнюю силу. Эта сила, толкающая их в сторону автомобиля, является примером центробежной силы. Это вызвано их инерцией, пытающейся удержать их в движении по прямой траектории, в то время как автомобиль меняет направление.
• Отжимная сушилка: В центробежной или центробежной сушилке, используемой в прачечной, белье быстро вращается внутри барабана. Когда барабан вращается, центробежная сила вытесняет воду из одежды, позволяя ей сохнуть быстрее, чем при сушке только на воздухе.
• Повороты велосипеда: При езде на велосипеде и выполнении поворота всадник наклоняется внутрь, чтобы противодействовать центробежной силе и сохранять равновесие. Эта регулировка помогает поддерживать устойчивость велосипеда и водителя во время движения по извилистой дорожке.
• Американские горки: Американские горки часто включают крутые повороты и петли. Когда автомобили пересекают эти кривые, пассажиры чувствуют внешнюю силу, прижимающую их к бокам автомобилей. Это ощущение является результатом действия центробежной силы из-за быстрого изменения направления.
• Вращающийся камень: Сила, действующая на руки, держащие струну, когда камень вращается веревкой по кругу, обусловлена ​​центробежной силой. Инерция камня сопротивляется изменениям его прямолинейного движения, в результате чего в струне возникает сила натяжения, противодействующая тяге к центру.
• Карнавальные аттракционы: Различные аттракционы в парках развлечений используют центробежную силу для обеспечения захватывающих ощущений. Например, аттракцион Gravitron представляет собой вращающуюся платформу, которая быстро вращается. Пассажиры внутри аттракциона прижимаются к стенам центробежной силой, создавая ощущение сопротивления гравитации.
• Планетарные орбиты: В нашей Солнечной системе центробежная сила участвует в движении планет вокруг Солнца. Гравитационное притяжение Солнца обеспечивает центростремительную силу, которая удерживает планеты на своих орбитах, а центробежная сила действует как уравновешивающая сила, предотвращающая падение планет на Солнце.
• Форма Земли: Другой иллюстрацией влияния центробежной силы является форма Земли. Из-за вращения планеты Земля сплющена на полюсах и выгнута на экваторе. Экваториальная область выпячивается наружу в результате действия центробежной силы, создаваемой вращением Земли.
• Вода во вращающемся ведре: Когда ведро, наполненное водой, вращается по кругу, вода внутри не выливается из-за уравновешивания сил. Центробежная сила, давящая на ведро, противодействует весу ведра, препятствуя вытеканию воды.
• Горки аквапарка: Водные горки часто имеют изгибы и петли, где на водителей действует центробежная сила. Когда гонщики спускаются через эти повороты, изогнутая форма скольжения и инерция гонщика создают направленную наружу силу, которая усиливает волнение от скольжения.
• Грязь на автомобильных колесах: Когда автомобиль движется по грязи, частицы грязи прилипают к колесам. Центробежная сила воздействует на частицы грязи при движении колес, заставляя их отбрасываться по касательной к брызговику. Это явление объясняет, почему грязь часто попадает на боковые стороны автомобильных колес.
• Вращающиеся двери: Вращающиеся двери в зданиях используют центробежную силу, чтобы обеспечить плавный и контролируемый вход и выход. Когда люди толкают дверь и идут вперед, вращательное движение двери использует центробежную силу, чтобы перемещать людей по кривой и поддерживать постоянную скорость.

Центробежная сила при повороте автомобиля | StudySmarter Originals — Нидиш Гокулдас

Эти примеры демонстрируют наличие и действие центробежной силы в повседневных ситуациях, показывая, как она влияет на движение, формы и разнообразные явления. Понимание центробежной силы позволяет нам анализировать и прогнозировать поведение систем, которые включают круговое движение и вращение.

Решение

На рисунке представлена ​​диаграмма свободного тела наблюдателя, движущегося вместе с монетой. Нормальный N что поворотный стол поднимается вертикально вверх уравновешен с весом W, а центробежная сила F_грамм компенсируется статическим трениемF_{прикоснуться}.

N — W = 0

F_{прикоснуться} — F_грамм = 0

Величина центробежной силы равна мв2/ Р, как сказано в начале, тогда: 

F_{прикоснуться} = F_грамм = mv2/ Р

С другой стороны, сила статического трения определяется как:

F_{руб =} μ_s.N

куда μ_s — это коэффициент трения покоя, безразмерная величина, значение которой зависит от того, как поверхности находятся в контакте. Подставляем это уравнение:

μ_s.N = mv2/ R → μ_s = mv2/R.N

Остается определить величину нормы, которая связана с весом согласно N = мг. Подставляя снова:

μ_s = mv2/R.mg → μ_s = v2/ Rg

Возвращаясь к заявлению, он сообщает, что монета вращается со скоростью 33 оборота в минуту, что является угловой скоростью или угловой частотой. ω, связанная с линейной скоростью v:

v = ω.R = 33 об / мин. 2π радиан / об. 15 см. (1 мин / 60 с) = 51,8 см / с

μ_s = v2/Rg=(51,8 см / с)2/ (15 см x 981 см / с2)= 0.18

Результаты этого упражнения были бы такими же, если бы была выбрана инерциальная система отсчета. В таком случае единственная сила, способная вызвать ускорение к центру, — это статическое трение.

Центростремительная сила – причина движения по окружности

Первый закон Ньютона гласит: пока на тело не действуют другие тела, оно сохраняет свою скорость неизменной. То есть, тело покоится, или движется с постоянной скоростью по прямой.

Тело изменит скорость своего движения по направлению или по модулю, только если на него подействует сила (другое тело).

При движении тела по окружности вектор скорости изменяется по направлению. Значит, на движущееся по окружности тело действует сила.

Эта сила притягивает тело к центру окружности (рис. 2), заставляя тело поворачивать. Поэтому, силу называют центростремительной (стремится к центру). Она направлена к центру окружности по радиусу.

Рис. 2. Чтобы точка двигалась по окружности, на нее должна действовать центростремительная сила. Эта сила направлена по радиусу к центру окружности

А если эту силу убрать, тело начнет двигаться по прямой с постоянной (одной и той же) скоростью.

Примечание: На любое тело, движущееся по окружности, действует центростремительная сила. Она в каждой точке этой окружности направлена к ее центру по радиусу.

Центробежная сила против центростремительной силы

Центробежная сила против центростремительной силы | StudySmarter Originals – Нидиш Гокулдас

Центростремительная сила и центробежная сила — это два взаимосвязанных понятия, которые имеют решающее значение для понимания кругового движения. Сравним две силы:

• Определение: Центростремительная сила определяется как сила, действующая на тело, движущееся по круговой траектории по радиусу, направленному к центру окружности. Центробежная сила, с другой стороны, представляет собой внешнюю воображаемую силу, которую испытывает объект, движущийся по круговой траектории вдали от центра вращения.
• природа: Центростремительная сила — это реальная сила, оказывающая реальное воздействие на объекты, движущиеся по кругу. Он непосредственно отвечает за поддержание кругового маршрута объекта. С другой стороны, центробежная сила считается ложной или псевдосилой. Она имеет подлинные последствия и наблюдается из вращающейся системы отсчета, хотя и не является фундаментальной силой.
• Руководство: Центростремительная сила всегда направлена ​​к центру вращающегося круга. Это внутренняя сила, которая удерживает предмет от движения по прямой линии, касательной к окружности. Центробежная сила, с другой стороны, направлена ​​от центра круга вращения. Он работает как внешняя сила, оттягивая предметы от центра.
• Роли: Для кругового движения требуется центростремительная сила. Без него объект не может поддерживать криволинейный маршрут и будет двигаться по прямой. Центростремительная сила — это то, что заставляет скорость объекта изменять направление, удерживая его на круговой орбите. Напротив, центробежная сила не существует независимо. Оно обусловлено взаимодействием двух объектов и связано с инерцией объекта при круговом движении.
• Origin: Центростремительная сила возникает в результате взаимодействия объекта, совершающего круговое движение, с источником силы, например гравитационным притяжением или натяжением струны. Центробежная сила, с другой стороны, вызвана инерцией объекта. Это вызвано склонностью объекта сопротивляться изменениям прямолинейного движения.
• Формула: центростремительная сила может быть оценена с использованием различных формул, в зависимости от ситуации и типа действующей силы, такой как сила гравитации или сила натяжения. Формула центробежной силы иногда представляется как обратная формуле центростремительной силы, что указывает на то, что две силы имеют одинаковую величину, но противоположные направления.
• Действие: центростремительная сила действует как в инерциальной, так и в неинерциальной системе отсчета. Он существует и необходим для поддержания кругового движения независимо от системы отсчета. С другой стороны, центробежную силу можно наблюдать только во вращающейся системе отсчета или в неинерциальных системах отсчета. По-видимому, он противодействует центростремительной силе и объясняет кажущуюся внешнюю силу, ощущаемую объектами, движущимися по кругу.

аспекты	Центростремительная сила	Центробежная сила
Определение	Сила, действующая на тело, движущееся по окружности по радиусу, направленному к центру окружности.	Внешняя фиктивная сила, испытываемая объектом, движущимся по круговой траектории, направленной от центра вращения.
природа	Реальная сила с реальными эффектами.	Считается фиктивной или псевдосилой, но имеет реальные последствия.
Руководство	Направлены к центру круга вращения.	Направлены от центра круга вращения.
Роли	Необходим для кругового движения.	Не имеет самостоятельного существования.
Origin	Возникает в результате взаимодействия между объектом и источником силы.	Возникает из-за инерции объекта.
Формула	В зависимости от конкретного сценария и типа задействованных сил.	Часто выражается как отрицательная формула центростремительной силы.
Действие	Действует как в инерциальной, так и в неинерциальной системе отсчета.	Действует только во вращающейся системе отсчета (неинерциальные системы отсчета).

Чем они различаются

Они возникают, когда тело движется криволинейно. Их значения равны. Но они — не одно и то же. Пора разобраться, в чём разница.

Разные по направлению

Первое отличие — направление. То, что они друг другу равны и одновременно появляются не означает, что их векторы смотрят в одну сторону.

Земля вращается вокруг Солнца по своей орбите. Она пытается оторваться от звезды, чтобы улететь в Галактику. Но её что-то удерживает.

F_цб направлена от центра вращения. Она тянет планету как можно дальше от звезды. Но почему в перигелии она самая большая? Потому что, чем ближе планета к центру, тем больше на неё действуют. Если подставить в формулу F= mv2/r скорость и радиус перигелия, а потом афелия, то получится что F_цб больше на коротком участке.

F_цс — это противоположность центробежной. Она направлена к центру и не даёт телу сойти с траектории.

Для F_цб и F_цс работает Третий закон Ньютона: F₁=-F₂. Тела действуют друг на друга одинаково по модулю, но противоположно по направлению. Поэтому, Земля до сих пор крутится вокруг Солнца.

Источники возникновения

Кроме противоположных векторов направления у них есть ещё одно различие — причину появления.

Инерция появляется, когда предмет перемещается криволинейно. То есть, автомобиль пытается двигаться прямолинейно, когда входит в поворот на скорости 120 км/ч.

F_цс появляется из-за разных источников: тяга двигателя не даёт слететь машине с дороги; мощь спортсмена и натяжения проволоки держат молот; Солнце притягивает Землю. Все эти примеры — разные физические явления, но называют их одинаково.

Литература

• Гулиа Н. В. Инерция. — М.: Наука, 1982. — 152 с.
• Егоров Г. В. Силы инерции. — Вестник Брянского государственного университета, 2013. — № 1.
• Ишлинский А. Ю. Классическая механика и силы инерции. — М.: Наука, 1987. — 320 с.
• Ландсберг Г. С. Элементарный учебник физики. — М.: Наука, 1985. — Т. 1. — 606 с.
• Милковская Л. Б. Повторим физику. — М.: Высшая школа, 1972. — 608 с.
• Пёрышкин А. В. Курс физики (часть вторая). — 9-е изд. — М.: Учпедгиз, 1957. — 216 с.
• Савельев И. В. Курс физики. — М.: Наука, 1989. — Т. 1. — 496 с. — ISBN 5-02-014052-x:5-02-014430-4.
• Селезнёв Ю. А. Основы элементарной физики. — 3-е изд. — М.: Наука, 1969. — 496 с.
• Сивухин, Д.В. Общий курс физики. — 4-е изд. — М.: Физматлит; МФТИ, 2005. — Т. 1. — 560 с. — ISBN 5-9221-0225-7;5-89155-078-4.
• Фриш С. Э.,Тиморева А. В. Курс общей физики. — 10-е изд. — М.: Физматлит, 1962. — Т. 1. — 468 с.
• Хайкин, С.Э. Силы инерции и невесомость. — М.: Наука, 1967. — 312 с.
• Эллиот Л., Уилкокс У. Физика. — М., 1975. — 736 с.

Приложения

Как мы уже говорили, центробежная сила — это фиктивная сила, которая не проявляется в инерциальных системах отсчета, которые являются единственными, в которых действуют законы Ньютона. В них центростремительная сила отвечает за обеспечение телу необходимого ускорения к центру.

Центростремительная сила не отличается от уже известных. Напротив, именно они при необходимости играют роль центростремительных сил. Например, гравитация, которая заставляет Луну вращаться вокруг Земли, натяжение веревки, с помощью которой вращается камень, статическое трение и электростатическая сила.

Однако, поскольку на практике изобилие ускоренных систем отсчета, фиктивные силы имеют очень реальные эффекты. Например, вот три важных приложения, в которых они имеют ощутимый эффект:

Ошибки и заблуждения, связанные с понятием центробежная сила

Отсутствие единой общепризнанной терминологии в учебниках и научной литературе по физике и механике, касающейся центробежных сил инерции, приводит к путанице понятий, ошибкам, парадоксам, а иногда и к полному непониманию сути изучаемого вопроса. Один из примеров такого рода описан в Общем курсе физики Д. В. Сивухина. Автор пишет:

«Центробежные силы, как и всякие силы инерции, существуют лишь в ускоренно движущихся (вращающихся) системах отсчёта и исчезают при переходе к инерциальным системам. Забыв это, можно прийти к парадоксам, которые часто ставят в тупик школьников. Вот один из самых распространённых парадоксов такого типа. Пусть тело движется по окружности. На него действуют две силы: центростремительная \displaystyle{ \vec F_ 1 }, направленная к центру окружности, и центробежная \displaystyle{ \vec F_ 2 }, направленная в противоположную сторону. Эти силы равны по модулю и уравновешивают друг друга. \displaystyle{ \vec F_ 1 +\vec F_ 2 =0. } По закону инерции тело должно двигаться прямолинейно и равномерно.
Противоречие возникло потому, что движение стали относить к неподвижной (инерциальной) системе отсчёта. А в этой системе никаких центробежных сил не существует. Есть только одна центростремительная сила \displaystyle{ \vec F_ 1 }, которая и сообщает телу ускорение.

Путаница происходит из-за того, что в технической механике термин центробежная сила иногда употребляют в совершенно другом смысле. Центробежной силой называют силу реакции с которой тело A, вращающееся по окружности, действует на тело B, принуждающее его совершать это вращение. Равную и противоположно направленную силу, с которой тело B действует на вращающееся тело A, называют центростремительной…. Центростремительная и центробежная силы, так понимаемые, всегда приложены к разным телам…».

Однако, понимая центробежную силу в этом смысле, которая в учебнике Фриш и Тиморевой названа «действительной» центробежной силой, и считать, что она удаляет вращающееся тело от центра, совершенно абсурдно, поскольку эта сила к телу не приложена.

Единственно, в чём можно «упрекнуть» Сивухина, это то, что указанный им парадокс относится лишь к незадачливым школьникам. Такое же «понимание» центробежных и центростремительных сил нередко встречается у студентов, аспирантов, инженеров и даже у преподавателей физики.

Вот пример из широко распространённой в США книги Л. Эллиот и У. Уилкокса «Физика», которая вышла в переводе на русский язык под ред. А. И. Китайгородского в 1975 году.
В главе 17 этой книги рассматривается простейший случай равномерного движения по окружности шарика, привязанного к верёвке. К шарику приложены четыре силы: \displaystyle{ \vec F_ 1 } — движущая сила, направленная по касательной к окружности и, равная ей по величине, но противоположно направленная, сила инерции \displaystyle{ \vec F_ 2, } а также сила \displaystyle{ \vec F_ 4 }, направленная к центру окружности и, равная ей по величине, сила \displaystyle{ \vec F_ 3 }, направленная в противоположную сторону (от центра).
Далее, по тексту:
«Сила \displaystyle{ \vec F_ 4 }, тянущая тело к центру и сворачивающая тело с прямолинейного пути, называется центростремительной силой. Но центростремительная сила — это не единственная сила, действующая во время движения по окружности, потому что, согласно третьему закону Ньютона, силы всегда действуют парами. Если существует центростремительная сила, то должна быть и другая сила \displaystyle{ \vec F_ 3 }, равная ей по величине, но противоположная по направлению. Эта сила называется центробежной силой…»
Казалось бы, исходя из написанного, речь идёт об инерциальной системе и центробежной силе в её первом значении, согласно БСЭ. Но, в следующем абзаце читаем:
«Действие центробежной силы ощущают на себе пассажиры, едущие в автобусе или автомобиле, когда машина делает крутой поворот.»
Стало быть речь идёт о неинерциальной системе отсчёта и уже о центробежной силе инерции во втором её значении, а это как раз тот же самый, описанный Сивухиным случай путаницы и неразберихи, но уже не в голове школьника, а в учебной литературе.
Из всего сказанного можно сделать вывод: пока не будет разработана единая система терминологии, следует внимательно относиться к выражению центробежная сила и в каждом конкретном случае выяснять, к какому понятию оно относится.

Применение центробежной силы

Несмотря на то, что центробежная сила является гипотетической силой в теориях Ньютона, она имеет множество практических применений в различных отраслях промышленности. Среди известных применений центробежной силы:

• Центрифуги: Центрифуги работают по принципу центробежной силы. Центрифуги создают центробежную силу, которая разделяет частицы в зависимости от их плотности путем вращения образцов на высоких скоростях. Более плотные частицы мигрируют наружу, а менее плотные — внутрь, что позволяет эффективно разделять и анализировать вещества.
• Центробежные регуляторы: Центробежные регуляторы используются в двигателях для поддержания постоянной скорости. Эти устройства используют центробежную силу для управления потоком топлива или рабочих жидкостей, позволяя регулировать скорость двигателя путем изменения положения дроссельной заслонки или клапана. Реакция системы определяется центробежной силой, действующей на вращающиеся компоненты регулятора.
• Искусственная гравитация на космических станциях: центробежная сила используется для имитации действия гравитации на вращающихся космических станциях. При вращении станции центробежная сила действует наружу от центра, создавая у жителей впечатление гравитации. Такой подход позволяет дольше оставаться в космосе, смягчая негативное воздействие длительной невесомости на организм человека.
• Сушильные машины для стиральных машин: Центробежная сила используется сушилками стиральных машин для удаления лишней воды из свежевыстиранной одежды. Когда барабан быстро вращается, центробежная сила выталкивает одежду наружу, прижимая ее к стенкам камеры. В результате вода вытесняется из барабана через отверстия, ускоряя процесс сушки.
• Аттракционы в парке развлечений: Чтобы доставить захватывающие ощущения, некоторые аттракционы в парках развлечений используют центробежную силу. В аттракционах Gravitron и Round-Up используются вращающиеся платформы, которые быстро вращаются, создавая центробежную силу. Эта сила прижимает пассажиров к стенам аттракциона, создавая у них ощущение отрыва от пола и прижимания к стене.

Эти приложения демонстрируют практическую полезность центробежной силы в различных областях, начиная от научных исследований и промышленных процессов и заканчивая повседневным комфортом и развлечениями. Несмотря на то, что центробежная сила является фиктивной силой в ньютоновской механике, ее понимание и использование позволяют развивать творческие технологии и улучшают наше понимание физических явлений.

Индивидуальные доказательства

1. Ханс Дж. ПаусФизика в экспериментах и ​​примерах . 3-е, обновленное издание. Hanser, Мюнхен 2007, ISBN 3-446-41142-9 , стр.
2. FRIEDHELM Kuypers: Классическая механика ., 8 — е издание 2008, стр 13, Verlag Wiley-VCH
3. Рене Декарт: Принципы философии, перевод Артура Бухенау . 7-е издание. Феликс Майнер Верлаг, Гамбург, 1965, стр.86ff .
4. Джон Херивел : Предпосылки принципов Ньютона и Джон Херивел: открытие Ньютоном закона центробежной силы. В: Исида. Том 51, 1960, с. 546.
5. Доменико Бертолони Мели: релятивизация центробежной силы . В: Изида . Лента81 , нет.1 , 1990, с.23-43 , JSTOR : .
6. ↑
7. ↑
8. Людвиг Бергманн , Клеменс ШеферМеханика, Относительность, Тепло . Ред .: Томас Дорфмюллер (=  Учебник Der Experimentalphysik . Том
9. Обозначения в основном основаны на Карле Шильхере: Теоретическая физика, компакт для обучения. С. 89.
10. Питер Р. Хакенеш: С. 51 и сл. (PDF; 7,19 МБ).
11. Верена Хайнц, Анн-Мари Мартенсон-Пендрил, Анетт Шмитт, Клаус Вендт: Катание на американских горках на уроках физики. В кн . : Физика в наше время. 2009, вып.2.

Как рассчитывается центробежная сила?

Выбор системы отсчета жизненно важен для оценки движения. Ускоренный опорный кадр также известен как неинерциальный кадр.

В системах такого типа, таких как вращающийся автомобиль, возникают фиктивные силы, такие как центробежная сила, источником которых не является реальное взаимодействие между объектами. Пассажир не может сказать, что выталкивает его из поворота, он может только подтвердить, что это действительно так.

С другой стороны, в инерциальной системе отсчета взаимодействия происходят между реальными объектами, такими как движущееся тело и Земля, что приводит к увеличению веса, или между телом и поверхностью, по которой оно движется, которые возникают. трение и нормально.

Наблюдатель, стоящий на обочине дороги и смотрящий, как машина поворачивает поворот, является хорошим примером инерциальной системы отсчета. Для этого наблюдателя автомобиль поворачивается, потому что на него действует сила, направленная к центру кривой, которая заставляет его не покидать его. Это о центростремительная сила, создаваемая трением между шинами и дорожным покрытием.

В инерциальной системе отсчета центробежная сила не появляется. Поэтому первым шагом в его вычислении является тщательный выбор системы отсчета, которая будет использоваться для описания движения.

Наконец, следует отметить, что инерциальные системы отсчета не обязательно должны находиться в состоянии покоя, как наблюдатель, наблюдающий, как транспортное средство поворачивает кривую. Инерциальная система отсчета, известная как лабораторная система координат, он также может быть в движении. Конечно, с постоянной скоростью по отношению к инерционной.

Центробежная сила

Если взять теннисный мячик, привязать к нему резинку и раскручивать над головой, то по мере увеличения скорости вращения резинка будет растягиваться все больше и больше. Это работает центробежная сила. Она стремится порвать резинку и отбросить мячик подальше от Вас (от центра поворота).

С автомобилем происходит то же самое. Центробежная сила на вираже дороги пытается «отбросить» автомобиль от центра поворота на обочину. И зачастую это ей удается!

К счастью, вестибулярный аппарат человека прекрасно воспринимает радиальные ускорения. Прислушиваясь к своим ощущениям, водитель в состоянии определить критическую скорость движения на повороте, превышение которой может привести к боковому скольжению или опрокидыванию автомобиля.

Вместе с тем, Вы должны знать и учитывать то, что центробежная сила находится в квадратичной зависимости от скорости движения! Увеличение скорости в 2 раза приводит к увеличению центробежной силы в 4 раза!

Следовательно, если Вы хотите существенно уменьшить центробежную силу, то во время прохождения поворота Вам следует хотя бы немного снизить скорость движения. И наоборот, чтобы перевернуться, достаточно лишь немного прибавить «газу», и центробежная сила быстро вырастает до той величины, которая позволяет ей «выбросить» машину на обочину.

Экспериментируя с критической скоростью на вираже дороги, нельзя забывать о траектории движения. Выбирать траекторию прохождения поворота следует с учетом возможного смещения, то есть немного ближе к центру поворота, чтобы у Вас оставался некоторый запас расстояния до обочины (рис. 61). Если центробежная сила достигнет опасной величины и Вам не захочется переворачиваться, то Вы всегда сможете ослабить эту силу, сместившись чуть дальше от центра поворота.

Рис. 61. Смещение автомобиля на повороте

Как справиться с центробежной силой на дороге?

Центробежная сила – это сила, которая действует на тело, движущееся по окружности или кривой. Водители часто сталкиваются с центробежной силой при прохождении поворотов на высокой скорости. Она может стать причиной потери контроля над автомобилем и аварии. Как же справиться с центробежной силой на дороге?

• Уменьшайте скорость перед поворотом. Чем меньше скорость, тем меньше будет действовать на автомобиль центробежная сила.
• Правильно выбирайте линию движения. Вам нужно ориентироваться на знаки и разметку на дороге. Максимально близко подъезжайте к внутренней стороне поворота и аккуратно и плавно проходите поворот.
• Не тормозите на повороте. Торможение на повороте может вызвать пробуксовку колес, потерю сцепления с дорогой и даже обрушение автомобиля.
• Удерживайте руль на трассе. Одним из способов борьбы с центробежной силой является правильное удержание руля, не закрепляйте руки на руле, позволяйте им естественно работать и следите за направляющей линией.

Важно помнить, что за рулем нужно быть предельно внимательным, использовать ремни безопасности и не превышать скорость. Соблюдение правил дорожного движения и умение справляться с центробежной силой уменьшит риск возникновения аварии

Примеры решения задач

Задание	Велосипедист едет по дороге со скоростью 10 м/с. Сколько оборотов за секунду делают колеса велосипеда, если они не скользят? Какое центростремительное ускорение точки обода колеса, если его радиус 35 см?
Решение	Линейная скорость велосипеда связана с его угловой скоростью соотношением:

откуда частота вращения колес:

Задание	Материальная точка подвешена на нити длиной м и равномерно движется в горизонтальной плоскости. При этом ее центростремительное ускорение 10 м/с . Определить период движения точки, если нить образует с вертикалью угол
Решение	Выполним рисунок.

Период движения точки:

откуда линейная скорость точки:

Подставим последнее соотношение в формулу для периода, получим:

или, учитывая что , окончательно получим:

• Присчитывание и отсчитывание по 1 конспект урока 1 класс школа россии

    

• Порядок действий в выражениях 2 класс петерсон конспект урока

    

• Конспект урока водород 8 класс

    

• Кукольный театр 3 класс технология конспект

    

• Конспект занятия моя родина беларусь