Como massa, velocidade e raio afetar força centrípeta
Video: RELAÇÃO ENTRE RAIO E VELOCIDADE- FORÇA CENTRÍPETA E CENTRÍFUGA
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Massa, velocidade e raio estão todos relacionados quando você calcula a força centrípeta. Na verdade, quando você sabe esta informação, você pode usar equações da física para calcular quanta força é necessária para manter um objeto em movimento em um círculo com a mesma velocidade.
Você sempre tem que acelerar um objeto em direção ao centro do círculo para mantê-lo se movendo em movimento circular. Se um objecto se move em movimento circular uniforme em velocidade v e raio r, você pode encontrar o módulo da aceleração centrípeta com a seguinte equação:
Porque a força é igual à massa vezes a aceleração, F = muma, e porque a aceleração centrípeta é igual v2/r, você pode determinar a magnitude da força centrípeta necessária para manter um objeto em movimento em movimento circular uniforme com a seguinte equação:
Video: Resultante Centrípeta - exercício resolvido 4
Esta equação diz que a magnitude da força que você precisa para mover um objeto de uma dada massa, m, em um círculo com um dado raio, r, e a velocidade linear, v. (Recordar que a direcção da força é sempre na direcção do centro do círculo.)
Pense em como a força é afetado se você alterar uma das outras variáveis. A equação mostra que se você aumentar a massa ou velocidade, você precisará de um force- maior se você diminuir o raio, você está dividindo por um número menor, então você também vai precisar de uma força maior. Veja como essas idéias jogar fora, no mundo real:
Aumento da massa. Você pode ter um tempo fácil balançar uma bola de golfe em uma corda em um círculo, mas se você substituir a bola de golfe com uma bala de canhão, cuidado. Você pode agora ter de chicote 10 quilogramas em torno da extremidade de uma corda de 1,0 metros a cada meio segundo. Como você pode dizer, você precisa de um pedaço de um monte mais força.
Aumentar a velocidade. Não estou interessado em girando balas de canhão? Então, imagine que você está dirigindo seu carro em torno de um círculo. Se você está indo muito devagar ao redor do círculo, seus pneus não têm nenhum problema gerando força de atrito suficiente para mantê-lo no círculo. Mas se você for muito rápido, então os pneus já não pode gerar a força de atrito atuando na direção do centro do círculo, assim que você começar a derrapar.
Diminuindo o raio. Você pode ver o efeito do raio em seu carro andando em um círculo. Se você dirige seu carro a uma velocidade fixa em um círculo de menor e menor raio, eventualmente, seus pneus não será capaz de fornecer força centrípeta suficiente da fricção, e você vai derrapar fora do caminho circular.
Uma bola de golfe em uma corda viajando com velocidade constante.
Aqui está um exemplo: A bola da figura está se movendo a 12,6 metros / segundo em uma corda de 1,0 metros. Quanta força que você precisa para fazer uma bala de canhão movimento 10,0 quilos no mesmo círculo na mesma velocidade? Aqui está o que a equação parece com:
Você precisa de cerca de 1.590 newtons, ou cerca de 357 libras de força (4.448 newtons estão em uma libra). Bastante robusto!