Puwersang sentripetal – mga problema at solusyon

Puwersang sentripetal – mga problema at solusyon

1. Isang bolang may bigat na 200 gramo, na nakakabit sa dulo ng isang tali, ay iniikot sa isang pahalang na bilog na may angular speed na 5 rad s ^-1 . Kung ang haba ng tali ay 60 cm, ano ang centripetal force?

Kilala :

Mass ng bagay (m) = 200 gr = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0.2 kg

Bilis na anggulo (ω) = 5 rad/s

Haba ng kordon = radius (r) = 60 cm = 60/100 m = 0.6 m

Hinahanap: Ang puwersang sentripetal

solusyon:

Ang puwersang sentripetal ay ang nagresultang puwersa na nagdudulot ng sentripetal na pagbilis.

Ang ekwasyon ng puwersang sentripetal:

∑F = ma _s

∑F = mv² ^/ r = ^mω² r

∑ F = Puwersang sentripetal , m = masa ng bagay , v = linear na bilis , ω = angular na bilis , r = radius.

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

2. Isang bato na nakakabit sa dulo ng isang tali at pinaikot nang pahalang ng isang estudyante. Kung ang huling bilis ng bato = 2 x ang panimulang bilis, ano ang puwersang sentripetal.

Kilala:

Masa ng bato = m

Bilis ng bato = v

Haba ng kordon = radius = r

Hinahanap: Ang puwersang sentripetal

solusyon:

3. Isang kurbadong kalsada na may radius na R ang dinisenyo upang ang isang kotseng bumibiyahe sa bilis na 10 ms ^–1 ay ligtas na makaliko. Ang koepisyent ng static friction sa pagitan ng kotse at kalsada = 0.5. Ano ang radius? Akselerasyon dahil sa grabidad (g) = 10 ms ^–2.

Kilala:

Bilis (v) = 10 m/s

Ang koepisyent ng static friction sa pagitan ng kotse at kalsada (μs ₎ = 0.5

Akselerasyon dahil sa grabidad (g) = 10 m/ ^s²

Hinahanap: Radius

solusyon:

Ang tanging puwersa sa pahalang na direksyon ay ang puwersa ng static friction. Ang equation ng static friction:

4. Ang koepisyent ng static friction sa pagitan ng gulong at kalsada ay 0.4. Kung ang acceleration due to gravity ay 10 m/s² ^, ano ang pinakamataas na bilis upang ang kotse ay makaliko nang hindi dumudulas palabas ng isang kurbadong landas.

Kilala:

Koepisyent ng static friction (μ)_s) = 0.4

Akselerasyon dahil sa grabidad (g) = 10 m/ ^s²

Radius ng landas (R) = 40 metro

Hinahanap: pinakamataas na bilis (v)

solusyon:

Ang ekwasyon ng ikalawang batas ni Newton sa pare-parehong pabilog na galaw:

ΣF = puwersang sentripetal = netong puwersa , m = m ass , a _s = sentripetal na akselerasyon , v = bilis na linyar , R = radius ng landas

Puwersang sentripetal

Ang puwersang sentripetal ay ang kabuuang puwersa na lumilikha ng mga sentripetal na akselerasyon. Sa kasong ito, ang puwersang sentripetal ay ang puwersa ng static friction.

Ang ekwasyon ng puwersa ng static friction:

μ _s = koepisyent ng static friction , w = timbang , m = masa, g = acceleration dahil sa grabidad

Ang pinakamataas na bilis (v):

1. Ano ang puwersang sentripetal?
   • Sagot: Ang puwersang sentripetal ay ang puwersang kumikilos sa isang bagay na gumagalaw sa isang pabilog na landas, na nakadirekta patungo sa gitna ng bilog o landas. Ito ang responsable sa pagpapanatili ng bagay sa pabilog nitong galaw.
2. Paano naiiba ang puwersang sentripetal sa puwersang sentripugal?
   • Sagot: Ang puwersang sentripetal ay isang tunay na puwersa na kumikilos sa isang bagay upang mapanatili itong gumagalaw sa isang pabilog na landas. Ang puwersang sentripugal, sa kabilang banda, ay isang pinaghihinalaang puwersa na tila nagtutulak sa isang bagay palayo sa gitna ng isang bilog kapag naobserbahan mula sa isang umiikot na frame of reference. Ang puwersang sentripugal ay madalas na tinatawag na "gawa-gawa" o "pseudo" na puwersa.
3. Ano ang mangyayari kung biglang maalis ang puwersang sentripetal sa isang umiikot na bagay?
   • Sagot: Kung ang puwersang sentripetal sa isang umiikot na bagay ay biglang aalisin, ang bagay ay kikilos sa isang tuwid na linya na padaplis sa pabilog na landas sa punto kung saan inalis ang puwersa, kasunod ng unang batas ng galaw ni Newton.
4. Paano nagbabago ang kinakailangang puwersang sentripetal kasabay ng radius ng pabilog na landas para sa isang pare-parehong bilis?
   • Sagot: Ang kinakailangang puwersang sentripetal ay kabaligtaran na proporsyonal sa radius ng pabilog na landas. Kung ang bilis ay nananatiling pare-pareho ngunit ang radius ay tumataas, ang kinakailangang puwersang sentripetal ay bumababa, at ang kabaliktaran.
5. Paano nagbabago ang puwersang sentripetal kung ang bilis ng isang bagay sa pabilog na galaw ay nadoble?
   • Sagot: Ang puwersang sentripetal ay direktang proporsyonal sa parisukat ng bilis ng bagay. Kaya, kung ang bilis ay dinoble, ang puwersang sentripetal na kinakailangan ay magiging apat na beses na mas malaki.
6. Maaari bang kumilos ang grabidad bilang isang puwersang sentripetal?
   • Sagot: Oo, ang grabidad ay maaaring kumilos bilang isang puwersang sentripetal. Ang isang pangunahing halimbawa ay ang puwersang grabidad sa pagitan ng Daigdig at Buwan, na nagpapanatili sa Buwan sa orbit nito sa paligid ng Daigdig.
7. Bakit pakiramdam mo ay naiipit ka kapag bigla kang lumiko sa isang sasakyan?
   • Sagot: Kapag ang isang kotse ay lumiko nang matalim, ang puwersang sentripetal ay kumikilos patungo sa gitna ng pagliko, na nagpapanatili sa kotse sa pabilog nitong landas. Gayunpaman, ang iyong katawan ay may posibilidad na magpatuloy sa isang tuwid na linya dahil sa inertia. Ang panlabas na pagtulak na ito na iyong nararamdaman ay isang reaksyon sa puwersang sentripetal at kadalasang napagkakamalang "puwersang sentripetal."
8. Paano nakakaapekto ang masa ng isang bagay sa puwersang sentripetal na kinakailangan para sa pabilog na galaw sa isang pare-parehong bilis?
   • Sagot: Ang kinakailangang puwersang sentripetal ay direktang proporsyonal sa masa ng bagay. Kung ang masa ng bagay ay dinoble, ang puwersang sentripetal na kinakailangan ay dinoble rin, kung ang bilis at radius ay nananatiling pare-pareho.
9. Ano ang papel na ginagampanan ng friction sa centripetal force kapag lumiliko ang isang sasakyan?
   • Sagot: Kapag lumiko ang isang kotse, ang puwersang frictional sa pagitan ng mga gulong at ng kalsada ang nagbibigay ng kinakailangang puwersang centripetal upang mapanatili ang kotse sa isang kurbadong landas. Kung walang friction (halimbawa, sa isang nagyeyelong kalsada), hindi makakaliko ang kotse at madudulas palabas.
10. Maaari bang kumilos ang tensyon sa isang tali bilang isang puwersang sentripetal?

• Sagot: Oo, ang tensyon sa isang tali o lubid ay maaaring kumilos bilang isang puwersang sentripetal. Halimbawa, kapag ang isang bagay ay iniikot sa isang pabilog na landas gamit ang isang tali, ang tensyon sa tali ay nagbibigay ng kinakailangang puwersang sentripetal upang mapanatili ang bagay na gumagalaw sa loob ng bilog.