Sentripetale krag – probleme en oplossings

Sentripetale krag – probleme en oplossings

1. 'n Bal van 200 gram, aan die punt van 'n koord vasgemaak, word in 'n horisontale sirkel gedraai met 'n hoeksnelheid van 5 rad s ^-1 . As die koord se lengte 60 cm is, wat is die sentripetale krag?

Bekend :

Voorwerp se massa (m) = 200 gr = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0.2 kg

Hoeksnelheid (ω) = 5 rad/s

Koordlengte = radius (r) = 60 cm = 60/100 m = 0.6 m

Gesoek: Die sentripetale krag

oplossing:

Die sentripetale krag is die resulterende krag wat die sentripetale versnelling veroorsaak.

Die vergelyking van die sentripetale krag:

∑F = ma _s

∑F = mv² ^/ r = m ^ω² r

∑ F = Sentripetale krag , m = voorwerp se massa , v = lineêre snelheid , ω = hoeksnelheid , r = radius.

∑F = m ω ² r = (0.2)(5) ² (0.6) = (0.2)(25)(0.6) = 3 N

2. 'n Klip wat aan die punt van 'n koord vasgemaak is en deur 'n student in 'n horisontale sirkel geroteer word. As die finale spoed van die klip = 2 x die beginspoed is, wat is dan die sentripetale krag?

Bekend:

Steen se massa = m

Steen se spoed = v

Koordlengte = radius = r

Gesoek: Die sentripetale krag

oplossing:

3. 'n Kurwepad met radius R is ontwerp sodat 'n motor wat teen 'n spoed van 10 ms ^–1 ry , die draai veilig kan onderhandel. Die koëffisiënt van statiese wrywing tussen die motor en die pad = 0.5. Wat is die radius? Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 ms ^–2.

Bekend:

Spoed (v) = 10 m/s

Die statiese wrywingskoëffisiënt tussen motor en pad (μs ₎ = 0.5

Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 m/ ^s²

Gesoek: Radius

oplossing:

Die enigste krag in die horisontale rigting is die krag van statiese wrywing. Die vergelyking van die statiese wrywing:

4. Die koëffisiënt van statiese wrywing tussen die band en die pad is 0.4. As die versnelling as gevolg van swaartekrag 10 m/s² is ^, wat is die maksimum spoed sodat die motor kan draai sonder om uit 'n geboë pad te gly?

Bekend:

Koëffisiënt van statiese wrywing (μ_s) = 0.4

Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 m/ ^s²

Radius van pad (R) = 40 meter

Gewenste: maksimum spoed (v)

oplossing:

Die vergelyking van Newton se tweede wet in uniforme sirkelbeweging:

ΣF = sentripetale krag = netto krag , m = massass , a _s = sentripetale versnelling , v = lineêre spoed , R = radius van pad

Centripetale krag

Sentripetale krag is die netto krag wat sentripetale versnellings veroorsaak. In hierdie geval is die sentripetale krag die krag van statiese wrywing.

Die vergelyking van die krag van statiese wrywing:

μs ₌ statiese wrywingskoëffisiënt , w = gewig , m = massa, g = versnelling as gevolg van swaartekrag

Die maksimum spoed (v):

1. Wat is sentripetale krag?
   • Antwoord: Sentripetale krag is die krag wat op 'n voorwerp inwerk wat in 'n sirkelvormige baan beweeg, gerig na die middelpunt van die sirkel of baan. Dit is verantwoordelik om die voorwerp in sy sirkelvormige beweging te hou.
2. Hoe verskil sentripetale krag van sentrifugale krag?
   • Antwoord: Sentripetale krag is 'n werklike krag wat op 'n voorwerp inwerk om dit in 'n sirkelvormige baan te laat beweeg. Sentrifugale krag, aan die ander kant, is 'n waargenome krag wat 'n voorwerp weg van die middelpunt van 'n sirkel stoot wanneer dit vanuit 'n roterende verwysingsraamwerk waargeneem word. Sentrifugale krag word dikwels 'n "fiktiewe" of "pseudo"-krag genoem.
3. Wat gebeur as die sentripetale krag op 'n roterende voorwerp skielik verwyder word?
   • Antwoord: As die sentripetale krag op 'n roterende voorwerp skielik verwyder word, sal die voorwerp in 'n reguit lyn raaklynig aan die sirkelvormige baan beweeg by die punt waar die krag verwyder is, volgens Newton se eerste bewegingswet.
4. Hoe verander die vereiste sentripetale krag met die radius van die sirkelvormige baan vir 'n konstante spoed?
   • Antwoord: Die vereiste sentripetale krag is omgekeerd eweredig aan die radius van die sirkelvormige pad. As die spoed konstant bly, maar die radius toeneem, neem die vereiste sentripetale krag af, en andersom.
5. Hoe verander die sentripetale krag as die spoed van 'n voorwerp in sirkelbeweging verdubbel word?
   • Antwoord: Die sentripetale krag is direk eweredig aan die kwadraat van die spoed van die voorwerp. Dus, as die spoed verdubbel word, word die benodigde sentripetale krag vier keer groter.
6. Kan swaartekrag as 'n sentripetale krag optree?
   • Antwoord: Ja, swaartekrag kan as 'n sentripetale krag optree. 'n Goeie voorbeeld is die swaartekrag tussen die Aarde en die Maan, wat die Maan in sy wentelbaan om die Aarde hou.
7. Waarom voel jy na die kant gestoot wanneer jy 'n skerp draai in 'n motor neem?
   • Antwoord: Wanneer 'n motor 'n skerp draai neem, werk die sentripetale krag na die middelpunt van die draai in, wat die motor op sy sirkelvormige baan hou. Jou liggaam is egter geneig om in 'n reguit lyn voort te gaan as gevolg van traagheid. Hierdie uitwaartse stoot wat jy voel, is 'n reaksie op die sentripetale krag en word dikwels verkeerdelik as "sentrifugale krag" verkeerdelik beskou.
8. Hoe beïnvloed die massa van 'n voorwerp die sentripetale krag wat benodig word vir sirkelbeweging teen 'n konstante spoed?
   • Antwoord: Die vereiste sentripetale krag is direk eweredig aan die massa van die voorwerp. As die massa van die voorwerp verdubbel word, verdubbel die vereiste sentripetale krag ook, gegewe dat die spoed en radius konstant bly.
9. Watter rol speel wrywing in die sentripetale krag wanneer 'n motor draai?
   • Antwoord: Wanneer 'n motor draai, is dit die wrywingskrag tussen die bande en die pad wat die nodige sentripetale krag verskaf om die motor in 'n geboë pad te hou. As daar geen wrywing was nie (bv. op 'n ysige pad), sou die motor nie die draai kon maak nie en sou dit na buite gly.
10. Kan spanning in 'n tou as 'n sentripetale krag optree?

• Antwoord: Ja, spanning in 'n tou of tou kan as 'n sentripetale krag optree. Byvoorbeeld, wanneer 'n voorwerp in 'n sirkelvormige baan met 'n tou gedraai word, verskaf die spanning in die tou die nodige sentripetale krag om die voorwerp in die sirkel te laat beweeg.