Γιατί η δύναμη και η ταχύτητα είναι στην κάθετη κατεύθυνση;

Η δήλωση ότι η δύναμη και η ταχύτητα είναι κάθετα είναι δεν είναι γενικά αληθινή . Εδώ είναι γιατί:

* Η δύναμη αλλάζει ταχύτητα: Η δύναμη είναι η αιτία των αλλαγών στην ταχύτητα ενός αντικειμένου. Αυτή η αλλαγή μπορεί να είναι σε μέγεθος (ταχύτητα) ή κατεύθυνση της ταχύτητας.

* Η κατεύθυνση της δύναμης καθορίζει την αλλαγή της ταχύτητας:

* Εάν μια δύναμη ενεργεί προς την ίδια κατεύθυνση με την ταχύτητα, το αντικείμενο επιταχύνεται.

* Εάν μια δύναμη ενεργεί προς την αντίθετη κατεύθυνση της ταχύτητας, το αντικείμενο επιβραδύνεται.

* Εάν μια δύναμη ενεργεί κάθετη στην ταχύτητα, το αντικείμενο αλλάζει κατεύθυνση χωρίς να αλλάξει την ταχύτητά του.

Παραδείγματα:

* Πιέστε ένα κουτί στο πάτωμα: Εφαρμόζετε μια οριζόντια δύναμη και το κουτί κινείται οριζόντια (η δύναμη και η ταχύτητα είναι στην ίδια κατεύθυνση).

* ρίχνοντας μια μπάλα προς τα πάνω: Η βαρύτητα ενεργεί προς τα κάτω, αντίθετα στην ανοδική ταχύτητα της μπάλας (η δύναμη και η ταχύτητα βρίσκονται σε αντίθετες κατευθύνσεις).

* ένα αυτοκίνητο που γυρίζει μια γωνία: Το τιμόνι εφαρμόζει μια δύναμη κάθετη στην ταχύτητα του αυτοκινήτου, προκαλώντας την αλλαγή της κατεύθυνσης (η δύναμη και η ταχύτητα είναι κάθετες).

Όταν η δύναμη και η ταχύτητα είναι κάθετα:

Το μόνο σενάριο όπου η δύναμη και η ταχύτητα είναι σταθερά κάθετη είναι στην περίπτωση της ομοιόμορφης κυκλικής κίνησης . Εδώ είναι γιατί:

* Κεντριές δύναμη: Ένα αντικείμενο που κινείται σε έναν κύκλο χρειάζεται μια σταθερή δύναμη προς το κέντρο του κύκλου (που ονομάζεται κεντρομόλος δύναμη) για να διατηρήσει την κυκλική του διαδρομή.

* Η ταχύτητα είναι εφαπτόμενη: Η ταχύτητα του αντικειμένου είναι πάντα εφαπτόμενη στον κύκλο σε οποιοδήποτε δεδομένο σημείο.

* ΠΟΛΥ ΣΧΕΣΗ: Δεδομένου ότι η κεντρομερική δύναμη κατευθύνεται προς το κέντρο και η ταχύτητα είναι εφαπτόμενη στον κύκλο, είναι πάντα κάθετες μεταξύ τους.

Συνοπτικά:

Η δύναμη και η ταχύτητα δεν είναι πάντα κάθετες. Η σχέση μεταξύ τους εξαρτάται από τη συγκεκριμένη κατάσταση και την κατεύθυνση της δύναμης. Είναι κάθετα μόνο στην περίπτωση ομοιόμορφης κυκλικής κίνησης λόγω της φύσης της κεντρομόλειας δύναμης.