Forța centrifugă [1] este o componentă a forțelor fictive de inerție. care este introdus în timpul tranziției de la sistemul de referință inerțial la cadrul de referință neinerțial rotit corespunzător. Aceasta ne permite să continuăm să aplicăm legile lui Newton pentru calcularea accelerației corpurilor prin echilibrul forțelor în cadrul de referință neinerțial rezultat.
Adesea, acest lucru este convenabil. De exemplu, atunci când rotirea întregului laborator poate fi mai convenabil să ia în considerare toate mișcările în raport cu acesta prin introducerea unei forțe în continuare inerție, inclusiv cu acțiune centrifugă cu privire la toate punctele de materiale, decât să ia în considerare o schimbare permanentă în poziția fiecărui punct în raport cu un sistem de referință inerțial.
De multe ori, mai ales în literatura de specialitate, într-un cadru de referință corp rotativ neinertiale se deplasează în mod implicit, și vorbesc despre manifestările legii de inerție ca forța centrifugă exercitată prin deplasarea într-o traiectorie circulară a unui corp de a provoca acest sens, de rotație, și ia în considerare definiția egală cu modulo forța centripetală și întotdeauna îndreptată în direcția opusă.
Cu toate acestea, în general, în cazul în care centrul instantaneu de rotație a corpului de-a lungul unui arc de cerc care aproximează traiectoria fiecăruia dintre punctele sale nu poate coincide cu începutul mișcării forței vectorului cauzează numit incorect acțiunea pe puterea de obligațiuni a forței centrifuge. La urma urmei, există încă o componentă a comunicațiilor forță îndreptată la o tangentă la calea, iar această componentă se va schimba pentru viteza de deplasare a corpului. Prin urmare, unii fizicieni, în general, să evite să folosească termenul de „forța centrifugă“, ca nefiind necesare [2].
De obicei, conceptul de forță centrifugală este folosit în cadrul mecanicii clasice (newtoniene). care se referă la partea principală a acestui articol (deși generalizarea acestei noțiuni poate fi obținută ușor în unele cazuri pentru mecanica relativistă).
Prin definiție, forța centrifugă este forța menționată inerție (adică, în cazul general - o parte din forța inerțială totală) într-un cadru non-inerțial de referință, care este independentă de viteza punctului material în acest cadru de referință, și nu în funcție de accelerații (liniar sau unghiular) al acestui foarte cadru de referință față de cadrul inerțial de referință.
Pentru un punct material, forța centrifugă este exprimată prin formula:
F - forța centrifugă aplicată corpului, # xA0; m este masa corpului, # x03C9; # X2192; >> - viteza unghiulară cadru de referință non-inerțial în raport cu inerțial (direcția vitezei unghiulare este determinată de regula de degetul mare), R # este vectorul radius al corpului într-un sistem de coordonate rotativ.
O expresie echivalentă pentru forța centrifugală poate fi scrisă ca
dacă folosim notația R 0 pentru un vector perpendicular pe axa de rotație și tras de la acesta într-un punct material dat.
Forța centrifugă pentru corpurile de dimensiuni finite poate fi calculată (așa cum se face de obicei pentru orice alte forțe) însumării forțelor centrifuge care acționează asupra punctului material, este un element pe care separam mental un corp finit.
Lăsați corpul să facă o mișcare complexă. se mișcă în raport cu cadrul de referință ne-inerțial cu viteza v # x2192; n.>,>, iar sistemul însuși se mișcă translațional cu o viteză liniară v # x2192; 0> în sistemul de coordonate inerțiale și se rotește simultan cu viteza unghiulară # x03C9; # x2192;.>.>
Apoi, viteza liniară a corpului în sistemul de coordonate inerțiale este egală cu:
unde R >> este vectorul de rază al centrului de masă al corpului în raport cu un cadru de referință neinerțial. Diferențăm această ecuație:
Să găsim valoarea fiecărui termen în sistemul de coordonate inerțiale:
Astfel, obținem:
Ultimul termen este accelerația centripetală.
Extinderea produsului dublu vector și punerea R # perpendicular pe axa de rotație, obținem:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: