Центробежная сила (В переводе с латыни «центр убегает») описывает тенденцию объекта, следующего по искривленной траектории, лететь наружу от центра кривой. Это не совсем сила; это происходит из-за инерции - тенденция объекта сопротивляться любым изменениям в его состоянии покоя или движения. Центростремительная сила это реальный сила, которая противодействует центробежной силе и препятствует "вылету" объекта, сохраняя его движение с постоянной скоростью по круговой траектории.
Центробежная сила | Центростремительная сила | |
---|---|---|
Смысл | Склонность объекта по изогнутой траектории улететь от центра кривизны. Можно описать как «отсутствие центростремительной силы». | Сила, которая удерживает объект, движущийся с равномерной скоростью по круговой траектории. |
направление | По радиусу круга от центра к объекту. | По радиусу круга от объекта к центру. |
пример | Грязь отлетает с шины; детей выгнали на карусель. | Спутник, вращающийся вокруг планеты |
формула | Fc = mv2 / r | Fc = mv2 / r |
Определяется | Chistiaan Hygens в 1659 году | Исаак Ньютон в 1684 году |
Это настоящая сила? | Нет; центробежная сила - это инерция движения. | Да; центростремительная сила удерживает объект от «вылетания». |
Центробежная сила не является «реальной» силой - наблюдается тенденция к вылету наружу, поскольку объекты, движущиеся по прямой линии, как правило, продолжают двигаться по прямой линии. Это называется инерцией, и это делает объекты устойчивыми к силе, которая заставляет их двигаться по кривой.
Центростремительная сила - это «настоящая» сила. Он притягивает объект к центру и не дает ему «вылететь». Источник центростремительной силы зависит от рассматриваемого объекта. Для спутников на орбите сила исходит от силы тяжести. Если объект вращается на веревке, центростремительная сила обеспечивается натяжением веревки, а для вращающегося объекта сила обеспечивается внутренним напряжением. Для автомобиля, движущегося по дуге, центростремительная сила возникает из-за трения между автомобильными шинами и дорогой..
Если объект вращается должным образом, центробежные и центростремительные силы будут равны, поэтому объект не будет двигаться к центру вращения или наружу от него. Это будет поддерживать постоянное расстояние от центра.
Центростремительная сила направлена внутрь, от объекта к центру вращения. Технически он направлен перпендикулярно скорости тела, к неподвижной точке мгновенного центра кривизны траектории..
Центробежная сила направлена наружу; в том же направлении, что и скорость объекта. Для кругового движения скорость в любой данный момент времени находится в касательной к дуге движения.
Обе силы рассчитываются по одной формуле:
где с такое центростремительное ускорение, м масса объекта, движущегося со скоростью v вдоль пути с радиусом кривизны р.
Некоторыми распространенными примерами центробежной силы на работе являются грязь, летящая с шины, и дети чувствуют силу, толкающую их наружу при вращении на перекрестке с круговым движением..
Главный пример центростремительной силы - вращение спутников вокруг планеты..
Американские горки, пример центростремительной силы в действии Спутник, вращающийся вокруг планеты, применяя центростремительную силу. Иллюстрация центростремительной силы (красный вектор обозначен FT, сила натяжения в канате). Когда канат перерезан, центростремительная сила (натяжение каната) больше не будет действовать на объект. Таким образом, он больше не будет удерживаться в этом круговом пути FT и будет лететь по касательной.Знание центробежных и центростремительных сил может быть применено ко многим повседневным проблемам. Например, он используется при проектировании дорог для предотвращения заноса и улучшения сцепления на поворотах и пандусах. Это также позволило для изобретения центрифуги, которая отделяет частицы, взвешенные в жидкости, вращая пробирки на высоких скоростях.