Forza ċentripeta – problemi u soluzzjonijiet

Forza ċentripeta – problemi u soluzzjonijiet

1. Ballun ta' 200 gramma, imwaħħal mat-tarf ta' korda, idur f'ċirku orizzontali b'veloċità angolari ta' 5 rad s ^-1 . Jekk it-tul tal-korda huwa ta' 60 ċm, x'inhi l- forza ċentripeta?

Magħruf :

Massa tal-oġġett (m) = 200 gr = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0.2 kg

Veloċità angolari (ω) = 5 rad/s

Tul tal-korda = raġġ (r) = 60 ċm = 60/100 m = 0.6 m

Meħtieġa: Il-forza ċentripeta

Soluzzjoni:

Il-forza ċentripeta hija l-forza riżultanti li tikkawża l-aċċelerazzjoni ċentripeta.

L-ekwazzjoni tal-forza ċentripeta:

∑F = ma _s

∑F = mv² ^/ r = ^mω² r

∑ F = Forza ċentripeta , m = massa tal-oġġett , v = veloċità lineari , ω = veloċità angolari , r = raġġ.

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

2. Ġebla mwaħħla mat-tarf ta' ħabel u mdawwra f'ċirku orizzontali minn student. Jekk il-veloċità finali tal-ġebla = 2 x il-veloċità inizjali, allura x'inhi l-forza ċentripeta.

Magħruf:

Massa tal-ġebla = m

Il-veloċità tal-ġebla = v

Tul tal-korda = raġġ = r

Meħtieġa: Il-forza ċentripeta

Soluzzjoni:

3. Triq kurvata b'raġġ R hija ddisinjata sabiex karozza li tivvjaġġa b'veloċità ta' 10 ms ^–1 tkun tista' tinnegozja d-dawrien mingħajr periklu. Il-koeffiċjent tal -frizzjoni statika bejn il-karozza u t-triq = 0.5. X'inhu r-raġġ? Aċċelerazzjoni minħabba l-gravità (g) = 10 ms ^–2.

Magħruf:

Veloċità (v) = 10 m/s

Il-koeffiċjent tal-frizzjoni statika bejn il-karozza u t-triq (μs ₎ = 0.5

Aċċelerazzjoni minħabba l-gravità (g) = 10 m/ ^s²

Meħtieġ: Radju

Soluzzjoni:

L-unika forza fid-direzzjoni orizzontali hija l-forza tal-frizzjoni statika. L-ekwazzjoni tal-frizzjoni statika:

4. Il-koeffiċjent tal-frizzjoni statika bejn it-tajer u t-triq huwa 0.4. Jekk l-aċċelerazzjoni minħabba l-gravità hija 10 m/s2 ^, x'inhi l-veloċità massima sabiex il-karozza tkun tista' ddur mingħajr ma tiżloq 'il barra minn mogħdija mgħawġa.

Magħruf:

Koeffiċjent tal-frizzjoni statika (μ_s) = 0.4

Aċċelerazzjoni minħabba l-gravità (g) = 10 m/ ^s²

Raġġ tal-mogħdija (R) = 40 metru

Meħtieġa: veloċità massima (v)

Soluzzjoni:

L-ekwazzjoni tat-tieni liġi ta' Newton f'moviment ċirkolari uniformi:

ΣF = forza ċentripeta = forza netta , m = m ass , a _s = aċċelerazzjoni ċentripeta , v = veloċità lineari , R = raġġ tal-mogħdija

Forza ċentripetali

Il-forza ċentripeta hija l-forza netta li tipproduċi aċċelerazzjonijiet ċentripeti. F'dan il-każ, il-forza ċentripeta hija l-forza tal-frizzjoni statika.

L-ekwazzjoni tal-forza tal-frizzjoni statika:

μ _s = koeffiċjent tal-frizzjoni statika , w = piż , m = massa, g = aċċelerazzjoni minħabba l-gravità

Il-veloċità massima (v):

1. X'inhi l-forza ċentripeta?
   • Tweġiba: Il-forza ċentripeta hija l-forza li taġixxi fuq oġġett li jiċċaqlaq f'mogħdija ċirkolari, diretta lejn iċ-ċentru taċ-ċirku jew tal-mogħdija. Hija responsabbli biex iżżomm l-oġġett fil-moviment ċirkolari tiegħu.
2. Kif inhi differenti l-forza ċentripeta mill-forza ċentrifugali?
   • Tweġiba: Il-forza ċentripeta hija forza reali li taġixxi fuq oġġett biex iżżommu miexi f'mogħdija ċirkolari. Il-forza ċentrifugali, min-naħa l-oħra, hija forza perċepita li tidher li timbotta oġġett 'il bogħod miċ-ċentru ta' ċirku meta tiġi osservata minn qafas ta' referenza li jdur. Il-forza ċentrifugali ħafna drabi tissejjaħ forza "fittizja" jew "psewdo".
3. X'jiġri jekk il-forza ċentripeta fuq oġġett li jkun qed idur titneħħa f'daqqa waħda?
   • Tweġiba: Jekk il-forza ċentripeta fuq oġġett li jdur titneħħa f'daqqa waħda, l-oġġett jiċċaqlaq f'linja dritta tanġent mal-mogħdija ċirkolari fil-punt fejn tneħħiet il-forza, skont l-ewwel liġi tal-moviment ta' Newton.
4. Kif tinbidel il-forza ċentripeta meħtieġa mar-raġġ tal-mogħdija ċirkolari għal veloċità kostanti?
   • Tweġiba: Il-forza ċentripeta meħtieġa hija inversament proporzjonali għar-raġġ tal-mogħdija ċirkolari. Jekk il-veloċità tibqa' kostanti iżda r-raġġ jiżdied, il-forza ċentripeta meħtieġa tonqos, u viċi versa.
5. Kif tinbidel il-forza ċentripeta jekk il-veloċità ta' oġġett f'moviment ċirkolari tiġi rduppjata?
   • Tweġiba: Il-forza ċentripeta hija direttament proporzjonali għall-kwadru tal-veloċità tal-oġġett. Għalhekk, jekk il-veloċità tiġi rduppjata, il-forza ċentripeta meħtieġa ssir erba' darbiet akbar.
6. Tista' l-gravità taġixxi bħala forza ċentripeta?
   • Tweġiba: Iva, il-gravità tista’ taġixxi bħala forza ċentripeta. Eżempju ewlieni hija l-forza gravitazzjonali bejn id-Dinja u l-Qamar, li żżomm il-Qamar fl-orbita tiegħu madwar id-Dinja.
7. Għaliex tħossok imbuttat fil-ġenb meta tieħu dawra qawwija fil-karozza?
   • Tweġiba: Meta karozza tieħu dawra qawwija, il-forza ċentripeta taġixxi lejn iċ-ċentru tad-dawra, u żżomm il-karozza fit-triq ċirkolari tagħha. Madankollu, ġismek għandu t-tendenza li jkompli f'linja dritta minħabba l-inerzja. Din l-ispinta 'l barra li tħoss hija reazzjoni għall-forza ċentripeta u ħafna drabi tiġi żbaljata bħala "forza ċentrifugali."
8. Kif il-massa ta' oġġett taffettwa l-forza ċentripeta meħtieġa għal moviment ċirkolari b'veloċità kostanti?
   • Tweġiba: Il-forza ċentripeta meħtieġa hija direttament proporzjonali għall-massa tal-oġġett. Jekk il-massa tal-oġġett tiġi rduppjata, il-forza ċentripeta meħtieġa tirdoppja wkoll, peress li l-veloċità u r-raġġ jibqgħu kostanti.
9. X'rwol għandha l-frizzjoni fil-forza ċentripeta meta karozza ddur?
   • Tweġiba: Meta karozza ddur, hija l-forza tal-frizzjoni bejn it-tajers u t-triq li tipprovdi l-forza ċentripeta meħtieġa biex iżżomm il-karozza f'mogħdija mgħawġa. Li kieku ma kienx hemm frizzjoni (eż., fuq triq bis-silġ), il-karozza ma tkunx tista' tagħmel id-dawrien u tiżżerżaq 'il barra.
10. Tista' t-tensjoni fi spag taġixxi bħala forza ċentripeta?

• Tweġiba: Iva, it-tensjoni fi spag jew ħabel tista' taġixxi bħala forza ċentripeta. Pereżempju, meta oġġett idur f'mogħdija ċirkolari bl-użu ta' spag, it-tensjoni fil-spag tipprovdi l-forza ċentripeta meħtieġa biex iżżomm l-oġġett jiċċaqlaq fiċ-ċirku.