Bij problemen met cirkelvormige bewegingen, ontbindt u vaak een kracht in een radiale kracht, F_r, die naar het midden van de beweging wijst en een tangentiële kracht, F_t, die loodrecht op F_r wijst en tangentieel is voor het cirkelvormige pad. Twee voorbeelden van deze krachten zijn die welke worden toegepast op objecten die op een punt zijn vastgezet en beweging rond een curve wanneer wrijving aanwezig is.

Object dat is vastgezet op een punt

Gebruik het feit dat als een object is vastgezet op een punt en je oefent een kracht F uit op een afstand R van de pin onder een hoek θ ten opzichte van een lijn naar het midden, dan F_r = R ∙ cos (θ) en F_t = F ∙ sin (θ).

Stel je voor dat een monteur aan het einde van een sleutel duwt met een kracht van 20 Newton. Vanuit de positie waarop ze werkt, moet ze de kracht uitoefenen onder een hoek van 120 graden ten opzichte van de sleutel.

Bereken de tangentiële kracht. F_t = 20 ∙ sin (120) = 17,3 Newtons.

Koppel

Gebruik het feit dat wanneer u een kracht uitoefent op een afstand R van waar een object is vastgemaakt, het koppel gelijk is aan τ = R ∙ F_t. Je kunt uit ervaring weten dat hoe verder van de pin je op een hendel of sleutel duwt, hoe gemakkelijker het is om het te laten draaien. Als u op grotere afstand van de pen drukt, betekent dit dat u een groter koppel uitoefent.

Stel u voor dat een monteur aan het einde van een 0,3 meter lange momentsleutel duwt om 9 Newton-meter koppel toe te passen.

Bereken de tangentiële kracht. F_t = τ /R = 9 Newton-meter /0.3 meter = 30 Newton.

Niet-uniforme cirkelbeweging

Gebruik het feit dat de enige kracht die nodig is om een ​​object in cirkelvormige beweging te houden op een constante snelheid is een middelpuntzoekende kracht, F_c, die naar het midden van de cirkel wijst. Maar als de snelheid van het object verandert, moet er ook een kracht in de bewegingsrichting zijn, die tangentieel is voor het pad. Een voorbeeld hiervan is de kracht van de motor van een auto, waardoor deze versnelt als hij rond een bocht gaat of de wrijvingskracht vertraagt ​​om te stoppen.

Stel je voor dat een bestuurder zijn voet van het gaspedaal haalt en laat een 2.500 kilogram auto tot stilstand stoppen, beginnend bij een beginsnelheid van 15 meter /seconde terwijl deze wordt rondgereden in een cirkelvormige bocht met een straal van 25 meter. De auto vaart 30 meter en duurt 45 seconden om te stoppen.

Bereken de versnelling van de auto. De formule waarin de positie is opgenomen, x (t), op tijdstip t als een functie van de beginpositie, x (0), de beginsnelheid, v (0) en de versnelling, a, is x (t) - x ( 0) = v (0) ∙ t + 1/2 ∙ a ∙ t ^ 2. Sluit x (t) - x (0) = 30 meter, v (0) = 15 meter per seconde en t = 45 seconden aan en los de tangentiële versnelling op: a_t = -0.637 meter per seconde in kwadraat.

Gebruik de tweede wet van Newton F = m ∙ a om vast te stellen dat de wrijving een tangentiële kracht van F_t = m ∙ a_t = 2.500 × (-0.637) = -1.593 Newtons heeft toegepast.