Vsebina
Pri težavah, ki vključujejo krožno gibanje, pogosto razkrojite silo v radialno silo F_r, ki kaže na središče gibanja in tangencialno silo F_t, ki kaže pravokotno na F_r in tangencialno na krožno pot. Dva primera teh sil sta sila, ki se uporabljata za predmete, pripete na točki, in gibanje okoli krivulje, ko je prisotno trenje.
Predmet pripet v točki
Uporabite dejstvo, da če predmet pritrdite na točko in na oddaljenost R od zatiča uporabite silo F pod kotom θ glede na črto v sredino, potem F_r = R ∙ cos (θ) in F_t = F ∙ greh (θ).
Predstavljajte si, da mehanik s silo 20 Newtonov pritisne na konec ključa. Iz položaja, v katerem dela, mora silo naneti pod kotom 120 stopinj glede na ključ.
Izračunajte tangencialno silo. F_t = 20 ∙ sin (120) = 17,3 Newtonov.
Navor
Uporabite dejstvo, da je pri uporabi sile na razdalji R od mesta, kjer je predmet pripet, navor enak τ = R ∙ F_t. Iz izkušenj lahko veste, da dlje kot zatič pritisnete na ročico ali ključ, lažje ga je zasukati. Potiskanje na večji razdalji od zatiča pomeni, da uporabljate večji navor.
Predstavljajte si, da mehanik pritisne na konec 0,3 metra dolgega navojnega ključa, da uporabi 9 naftnih metrov navora.
Izračunajte tangencialno silo. F_t = τ / R = 9 Newtonmetrov / 0,3 metra = 30 Newtonov.
Neenakomerno krožno gibanje
Uporabite dejstvo, da je edina sila, potrebna za ohranjanje predmeta v krožnem gibanju s konstantno hitrostjo, centripetalna sila, F_c, ki kaže proti sredini kroga. Če pa se hitrost predmeta spreminja, potem mora obstajati tudi sila v smeri gibanja, ki je dotična za pot. Primer tega je sila, ki jo povzroči motor avtomobila, ki pri vožnji po ovinku pospeši, ali sila trenja, ki ga upočasni, da se ustavi.
Predstavljajte si, da voznik stopi s stopalke za plin in pusti 2.500-kilogramsko avtomobilsko obalo do zaustavitve, ki se začne s hitrostjo 15 metrov / sekundo, medtem ko jo usmeri okoli krožne krivulje s polmerom 25 metrov. Avto traja 30 metrov in ustavi 45 sekund.
Izračunajte pospešek avtomobila. Formula, ki vključuje položaj x (t), v času t kot funkcijo začetnega položaja, x (0), začetno hitrost, v (0) in pospešek, a, je x (t) - x ( 0) = v (0) ∙ t + 1/2 ∙ a ∙ t ^ 2. Priključite x (t) - x (0) = 30 metrov, v (0) = 15 metrov na sekundo in t = 45 sekund in se odločite za tangencialni pospešek: a_t = –0,637 metra na sekundo na kvadrat.
Uporabite drugi zakon Newtona F = m ∙ a in ugotovite, da mora trenje uporabiti tangencialno silo F_t = m ∙ a_t = 2500 × (–0.637) = –1.593 Newtonov.