Elk object dat in een cirkel beweegt, versnelt, zelfs als de snelheid hetzelfde blijft. Dit lijkt misschien niet intuïtief, want hoe kun je versnellen zonder een verandering in snelheid? Omdat versnelling de snelheid van verandering van snelheid is, en snelheid snelheid en de richting van beweging omvat, is het onmogelijk om cirkelvormige beweging te hebben zonder versnelling. Volgens de tweede wet van Newton is elke versnelling ( a
) gekoppeld aan een kracht ( F
) door F
\u003d ma
, en in de In het geval van cirkelvormige beweging wordt de betreffende kracht de middelpuntzoekende kracht genoemd. Dit uitwerken is een eenvoudig proces, maar u moet misschien op verschillende manieren nadenken over de situatie, afhankelijk van de informatie die u hebt.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Vind de middelpuntzoekende kracht met behulp van de formule:

F

\u003d mv
^{2 / r}

Hier verwijst F
naar de kracht, m
is de massa van het object, v
is de tangentiële snelheid van het object en r
is de straal van de cirkel waarin het zich verplaatst. Als je de bron van de middelpuntzoekende kracht weet (bijvoorbeeld de zwaartekracht), kun je de middelpuntzoekende kracht vinden met behulp van de vergelijking voor die kracht.
Wat is middelpuntzoekende kracht? ?

Centripetale kracht is geen kracht op dezelfde manier als zwaartekracht of wrijvingskracht. Centripetale kracht bestaat omdat centripetale versnelling bestaat, maar de fysieke oorzaak van deze kracht kan variëren, afhankelijk van de specifieke situatie.

Denk aan de beweging van de aarde rond de zon. Hoewel de snelheid van zijn baan constant is, verandert deze continu van richting en heeft daarom een versnelling die naar de zon is gericht. Deze versnelling moet worden veroorzaakt door een kracht, volgens de eerste en tweede bewegingswetten van Newton. In het geval van de baan van de aarde is de kracht die de versnelling veroorzaakt de zwaartekracht.

Als u echter een bal met een constante snelheid in een cirkel in een cirkel slingert, is de kracht die de versnelling veroorzaakt anders. In dit geval is de kracht afkomstig van de spanning in de snaar. Een ander voorbeeld is een auto die een constante snelheid aanhoudt maar in een cirkel draait. In dit geval is de wrijving tussen de wielen van de auto en de weg de bron van de kracht.

Met andere woorden, centripetale krachten bestaan, maar de fysieke oorzaak hiervan is afhankelijk van de situatie.
Formule voor Centripetale kracht en centripetale versnelling

Centripetale versnelling is de naam voor de versnelling direct naar het midden van de cirkel in cirkelvormige beweging. Dit wordt bepaald door:

a

\u003d v
^{2 / r}

Waar v
de snelheid is van het object in de lijn tangentieel aan de cirkel, en r
de straal is van de cirkel waarin het beweegt. Denk na over wat er zou gebeuren als je slingerde een bal verbonden met een string in een cirkel, maar de string brak. De bal zou in een rechte lijn vliegen vanaf zijn positie op de cirkel op het moment dat de string brak, en dit geeft je een idee wat v
betekent in de bovenstaande vergelijking.

Omdat Newton's tweede wet stelt dat kracht \u003d massa × versnelling, en we hebben een vergelijking voor versnelling hierboven, de middelpuntzoekende kracht moet zijn:

F

\u003d mv
^{2 / r}

In deze vergelijking verwijst m
naar massa.

Dus, om de middelpuntzoekende kracht te vinden, moet de massa van het object kennen, de straal van de cirkel waarin het beweegt en zijn tangentiële snelheid. Gebruik de bovenstaande vergelijking om de kracht te vinden op basis van deze factoren. Vierkant de snelheid, vermenigvuldig het met de massa en deel het resultaat door de straal van de cirkel.

Tips