Γιατί πρέπει να υπάρχει μια μη ισορροπημένη δύναμη που ενεργεί εάν το αντικείμενο κινείται σε έναν κύκλο σε σταθερή ταχύτητα;
Κατανόηση των εννοιών
* αδράνεια: Τα αντικείμενα σε ηρεμία τείνουν να παραμένουν σε ηρεμία και τα αντικείμενα σε κίνηση τείνουν να παραμένουν σε κίνηση με σταθερή ταχύτητα και κατεύθυνση. Αυτός είναι ο πρώτος νόμος κίνησης του Νεύτωνα.
* ταχύτητα: Η ταχύτητα έχει τόσο μέγεθος (ταχύτητα) όσο και κατεύθυνση.
* Κυκλική κίνηση: Σε κυκλική κίνηση, η ταχύτητα μπορεί να είναι σταθερή, αλλά η κατεύθυνση αλλάζει συνεχώς.
Γιατί απαιτείται δύναμη
1. Αλλαγή κατεύθυνσης: Εάν ένα αντικείμενο κινείται σε έναν κύκλο, η κατεύθυνση του αλλάζει συνεχώς. Αυτή η αλλαγή στην κατεύθυνση σημαίνει μια αλλαγή στην ταχύτητα.
2. Επιτάχυνση: Οποιαδήποτε αλλαγή στην ταχύτητα (ταχύτητα ή κατεύθυνση) ονομάζεται επιτάχυνση. Η επιτάχυνση απαιτεί δύναμη.
3. Η δύναμη που προκαλεί ένα αντικείμενο να μετακινείται σε έναν κύκλο ονομάζεται centripetal δύναμη . Αυτή η δύναμη κατευθύνεται πάντα προς το κέντρο του κύκλου.
Φανταστείτε μια μπάλα σε μια συμβολοσειρά:
Σκεφτείτε να ταλαντεύετε μια μπάλα σε μια χορδή σε έναν κύκλο.
* Χωρίς δύναμη: Εάν αφήσετε τη συμβολοσειρά, η μπάλα θα πετάξει σε ευθεία γραμμή (λόγω αδράνειας).
* με δύναμη: Η συμβολοσειρά ασκεί μια δύναμη στην μπάλα, τραβώντας την προς τα μέσα προς το κέντρο του κύκλου. Αυτή η εσωτερική δύναμη είναι η κεντρομόλος δύναμη. Είναι αυτό που κρατά την μπάλα να κινείται σε έναν κύκλο.
Παραδείγματα:
* δορυφόρος σε τροχιά: Η βαρυτική δύναμη μεταξύ της γης και ενός δορυφόρου ενεργεί ως η κεντρομόλος δύναμη, διατηρώντας τον δορυφόρο σε τροχιά.
* ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ ΣΥΝΔΕΣΗ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ: Η τριβή μεταξύ των ελαστικών και του δρόμου παρέχει την κεντρομόλη δύναμη που επιτρέπει στο αυτοκίνητο να γυρίσει.
Key Takeaway:
Μια μη ισορροπημένη δύναμη (κεντρομόλος δύναμη) είναι απαραίτητη για να αλλάξει η κατεύθυνση της κίνησης ενός αντικειμένου. Χωρίς αυτή τη δύναμη, το αντικείμενο θα συνεχιστεί σε ευθεία γραμμή λόγω της αδράνειας του.
