A centrális erő olyan erő, amellyel a mindennapi életben találkozunk. Ebben a bejegyzésben a centripetális erő 15 példáját fogjuk megvitatni a valóságban.
- Labdapörgetés a húron
- Lengő
- Vidám körbe
- Átmenni egy hullámvasút hurkon
- Jármű vezetése a körkörös úton
- Döntött fordulat a repüléstechnikában
- A Nap körül keringő bolygók
- Mosógép szárítógép
- Saláta fonó
- Tetherball
- Atlétika kalapácsvetés és súlylökés
- Tornádó palackban
- Gravitron
- Az atommag körül keringő elektronok
- Vérminták vizsgálatára
Labdapörgetés a húron:
Fontolja meg, hogy egy teniszlabdát csatlakoztat egy zsinórhoz, és forgatja körbe. Ahogy tovább lendíted a labdát, a labda tangenciális sebessége irányt változtat. Ez azt mutatja, hogy a labda felgyorsul, és ennek a centripetális erő az oka. A húr feszültsége adja a centripetális erőt, amely a labdát a középpont felé hajtja.
Lengő:
A teljes kilengést egy kör szegmensének tekinthetjük. Ha a centripetális erő hiányzik, előfordulhat, hogy a személy nem tartja fenn a körkörös mozgást, és a centrifugális erő hatására elesik. Lengés esetén a centripetális erőt a kötél feszültsége biztosítja.
Kép jóváírás:Fénykép by Aaron Burden on StockSnap
Vidám kör:
A körhintó nem más, mint egy mozgó korong. Azon a korongon ülő gyermek nyugalomban van, de a korong körkörös mozgása miatt viszonylag mozog. A korongon lévő támaszték centripetális erőt biztosít a gyermekek számára, így mozgó korongra helyezi őket.
A képek forrása: névtelen, Vidám körbe, CC BY-SA 3.0
Végighaladva a hullámvasút hurkon:
A Hullámvasút pályája ívelt és éles kanyarokkal rendelkezik. Az ülés vagy a fal közép felé tolja Önt, ha hullámvasúton utazik, de a normál erő biztosítja a centripetális erőt, és az íves pályán tart.
Kép jóváírás:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/10/CoasterH%3D2.5r.gif
Jármű vezetése a körösvényen:
Bármelyik ponton is fordulunk, körkörös mozgást végzünk, miközben a sebesség iránya folyamatosan változik, aminek következtében folyamatos gyorsulás lesz. Az utak bizonyos szögben meg vannak dőlve, hogy segítsék a jármű nagy sebességű kanyarodását, így az autó nem úszik le a tehetetlensége miatt. A súrlódási erő és a normál erő összetevője hozza létre a centripetális erőt, amely megakadályozza, hogy az autók leszálljanak az utakról.
Döntött fordulat a repülésben:
Fordulás közben a repülőgép szárnyainak a kívánt fordulat irányába kell irányulniuk, ez az úgynevezett dőlt fordulat. Amikor kanyarodik, a felvonó vízszintes eleme egy repülőgépre hat centripetális gyorsulást okoz amikor kanyarodik, mert ezen a magasságon nincs súrlódási erő. A kanyar befejeztével a repülőgép visszaáll a szárnyak szintjére, hogy folytassa az egyenes repülést.
Kép jóváírás: https://live.staticflickr.com/1403/840056379_720a37660f_b.jpg
A Nap körül keringő bolygók:
A Nap gravitációs ereje centripetális erőt generál a Naprendszerben. A bolygók egyenes vonalban haladnának, ha nem lenne jelen a nap centripetális ereje. A bolygók sebessége olyan nagy, hogy felgyorsulnak a Nap felé anélkül, hogy elhagynák pályájukat. A Nap hatalmas gravitációs ereje miatt a bolygók nem ütköznek a Napba.
Mosógép szárítógép:
A ruhái és a dob belseje közötti centripetális erő körben nyomja őket. Mivel a víz közvetlenül át tud haladni a dob lyukain, semmi sem adja meg az azonos típusú lökést. A ruházat centripetális erőhatásnak van kitéve, de a víz nem. A víz egyenes úton folyik át a perforációkon, miközben a ruhák körben forognak. És így szárad meg a ruháid.
Saláta fonó:
A salátát a forgás középpontja felé tolja a fonó külső fala, de a vizet ez nem érinti, mert átfolyhat a külső fal pórusain, elválasztva a vizet a salátától.
Tetherball:
A Tetherball egy szórakoztató játék, amelyben két játékos elég erősen üti a labdát ahhoz, hogy megkerülje a rudat. A labda pályája minden alkalommal magasabbra emelkedik a talajtól, amikor egy játékos eltalálja. A kötélgolyó mozgását két erő szabályozza: a feszítőerő és a gravitáció. A nettó erő vagy centripetális erő akkor jön létre, ha ez a két erő egyesül. Ha a labda gyorsabban mozog, akkor nagyobb centripetális erőt igényel, amit a feszítőerő biztosít.
Kép: https://live.staticflickr.com/4040/4662194106_79094fc37a_b.jpg
Példák a centripetális erőre a sportban:
Atlétika kalapácsvetés és súlylökés:
A súlylökés vagy kalapácsvetés versenyében a versenyzőnek egy tárgyat a lehető legtávolabbra kell dobnia. A kalapács vagy súlylökés dobásakor a sportoló egy centripetális erőt alkalmaz, amelyet a kötél feszítése vagy kézzel hoz létre, hogy kigyorsítsa a tárgyat a körkörös mozgásból egy meghatározott irányba. Ez egy klasszikus példa a centripetális erőre a sportban.
Kép jóváírás: https://freesvg.org/img/1546461540.png
Tornádó a palackban:
A „centripetális erő” miatt, amely a tárgyakat és a folyadékokat körkörös pályájuk közepe felé vonzza, a palackban tornádó van. Az örvény akkor jön létre, amikor a palackban lévő víz a tartály közepe felé forog.
Kép kredit: https://live.staticflickr.com/2657/4079380292_eba76a6227_b.jpg
Gravitron:
Centripetális erőt használ a Gravitron. Ez olyan, mintha egy zsinórt rögzítenénk egy tárgyhoz, és megpörgetnénk az agyunk körül. Körkörös mintát követ a madzagnak köszönhetően. A legszembetűnőbb különbség az, hogy a Gravitronnál hátulról egy fal tart, nem pedig egy kötél a közepétől.
A centrális erőt annak a fémnek a szakítószilárdsága biztosítja, amely a rotort a falhoz köti.
Az atommag körül keringő elektronok:
Az elektronok nemcsak a saját tengelyük körül forognak, hanem körkörös mozgással is mozognak az atommag körül. Az elektronok hihetetlen mobilitásuk ellenére rendkívül stabilak. Az atommag-elektron elektrosztatikus kölcsönhatás felelős az elektronstabilitásért. Ez az elektrosztatikus erő generálja azt a centripetális erőt, amely az elektronok atommag körüli keringéséhez szükséges.
A vérminták vizsgálatához:
Az orvosi centrifugák centripetális erőt használnak, hogy felgyorsítsák a lebegő részecskék kicsapódását a vérben. Centrifuga használata a vérminta gyorsításához (a szokásos gravitációs gyorsulás 600-2000-szerese) megakadályozza, hogy a vérsejtek leülepedjenek a teljes vérmintával. Itt a nehezebb vörösvértestek lesüllyednek a cső aljára, a többi komponens pedig sűrűségük alapján rétegekben rakódik le. Így most már könnyen elválaszthatók a vérsejtek és más komponensek.
Gyakran ismételt kérdések a Centripetal Force példákkal kapcsolatban:
K. Határozza meg a centripetális erőt példával.
Ans. A körpálya sugara mentén forgó testre kifejtett erőt centripetális erőnek nevezzük. Például a centripetális erő, amely a bolygókat a Nap körül keringve tartja, a gravitációs erő a Nap felé.
K. Melyek a centrifugális erő példái a mindennapi életben?
Válasz. Példák a centrifugális erőre:
- Sár száll le a gumiabroncsról
- Sodródás
- Centrifugális szivattyúk
K. Mi a különbség a centripetális és a centrifugális erő között?
Válasz. A centripetális és a centrifugális erő közötti különbséget a következőképpen fejezzük ki:
| Centripetális erő | Centrifugális erő |
| A körpálya minden pontján egy tárgy centripetális erőnek van kitéve, amely a tárgyra ható befelé irányuló erő. | A körpálya minden pontján egy tárgy centrifugális erőnek van kitéve, amely a tárgyra ható kifelé ható erő. |
| A középpont vagy pontosabban a forgástengely felé irányul. | Az objektum felé, pontosabban a forgástengelytől távolodik. |
| Ez az igazi erő, amely megtartja a tárgyak kirepülését. | Ez pszeudo erő. |
| Példa: bolygók keringenek a Nap körül | Példa: sár száll le a gumiabroncsról |
K. Mi a centripetális erő iránya?
Válasz. A centripetális erő irányát az alábbiak szerint adjuk meg:
A forgásiránynak nincs hatása a centripetális erő irányára, amely a kör sugara mentén van, hogy a tárgyat a középpont felé tolja.
K. Állandó a centripetális erő?
Válasz.A testre kifejtett erőt akkor tekintjük állandónak, ha az időben nem változik.
A centripetális erő a teljes mozgás alatt állandó marad. Mint egy műhold, amely állandó gravitációs térben kering a bolygó körül, amely biztosítja a centripetális erőt.
Q. Miért hat a centripetális erő a Naprendszerben?
Válasz. Láthatunk centripetális erőt a Naprendszerben, és ez alapvető funkciót tölt be.
A Naprendszerben a nap erős gravitációs ereje centripetális erőt biztosít. A bolygók egyenes vonalban haladnának, ha nem lenne jelen a nap centripetális ereje.
K. A centripetális erő kifelé nyomódik?
Válasz. A testet centripetális erő tartja körpályán, amely a középpont felé húzza.
Amikor úgy tűnik, hogy a tömeg a tehetetlenség miatt kifelé tolódik, a centripetális erő befelé kényszeríti, hogy egy ívelt pályát kövessen egy forgó rendszerben.
K. Mi a centripetális erő jelentősége?
Válasz. A középponti erő akkor jön létre a valóságban, ha körkörös mozgás van.
A centripetális erő és a tangenciális sebesség merőleges egymásra, így a tárgyak változtathatnak irányt a nagyság befolyásolása nélkül. Ez azt jelenti, hogy nincs centripetális erő, és egy tárgy nem tud körkörös mozgást fenntartani.
K. Hogyan találjuk meg a bolygók centripetális erejét?
Válasz. A Nap gravitációs ereje centripetális erőt generál a Nap körül keringő bolygókon.
Így
Ahol,
És
Így mindkét erőt egyenlítve és értékeket a gravitációs erőegyenletbe helyezve találhatunk centripetális erőt.
K. Mi a kapcsolat a centripetális erő és a frekvencia között?
Válasz. Tudjuk, hogy a centripetális erőt az adja,
De v = r⍵
∴
Ahol ⍵ a forgó tárgy szögfrekvenciája
És ⍵ = 2?f
∴
Ahol f az objektum forgásának frekvenciája
Ez a szükséges egyenlet a centripetális erő és a frekvencia közötti összefüggéshez.
K. Mik a centripetális erő jellemzői?
Válasz. A centripetális erő jellemzői a következők:
- A centripetális erő a gravitációs erő, a súrlódási erő, az elektromágneses erő stb. által biztosított valódi erő.
- Ez a centripetális erő, amely a tárgyakat körben mozgatja.
- Folyamatosan a kör alakú útvonal középpontja felé mutat.
- A testben lévő forgásérzék nincs hatással a centripetális erő irányára.
- Mind a centripetális erő, mind az elmozdulás mindig merőleges egymásra. Ezért az általa végzett munka mindig nulla.
- Hasonlóképpen, az általa generált nyomaték a körpálya közepén szintén nulla.
K. Mi a hasonlóság a centripetális és a centrifugális között?
Válasz. A centripetális és a centrifugális erő közötti hasonlóság az alábbiakban látható:
Mind a centripetális, mind a centrifugális erők egymással ellentétes irányúak, de a centripetális és centrifugális erők nagysága azonos.
K. Hogyan befolyásolja a sugár, a sebesség, a tömeg a centripetális erőt?
Válasz. A körpálya sugara fordítottan arányos a centripetális erővel, amely egyenesen arányos a tömeggel és a sebesség négyzetével.
Az alábbi egyenlet megadja az összefüggést:
K. Egyszerre létezik centrifugális és centripetális erő a Földön?
Válasz. Mind centripetális, mind centrifugális erők léteznek a természetben.
A Centripetális erő az az erő, amely a testet állandó körkörös mozgásban tartja. Ez az erő a testre hat, és a körpálya középpontjára irányul. Ezzel szemben a centrifugális erő egy fiktív erő, amely nem hat egy mozgó testre, de hatása van. Ez megegyezik a centripetális erővel, mert fordított irányban működik, és azonos nagyságú. Így amikor a Föld körkörös mozdulattal forog, mindkét erő együtt dolgozik.
K. Melyik okozza az autó súrlódási vagy centripetális erőjének elfordulását?
Válasz. A következő okok miatt fordult az autó:
A jármű abroncsa és az út közötti súrlódás centripetális erőt ad, ami miatt az autó körben forog.
K. Hat-e centrifugális és centripetális erő egy atom elektronjain?
Válasz. Mind a centripetális, mind a centrifugális erők nagy és kis léptékben működnek.
Az elektronok körpályán keringenek az atommag körül. Mindkét erő hat az atom elektronjaira, és felelősek az elektronok atommag körüli körkörös pályán történő mozgásáért.
K. A centripetális erőben miért hat az erő a sebesség irányára merőlegesen?
Válasz. A következőkben megmagyarázzuk, hogy a centripetális erő és a sebesség iránya miért merőleges egymásra.
Amikor a centripetális erőt egy körben állandó sebességgel forgó tárgyra fejtik ki, az erő mindig befelé irányul, mivel a tárgy sebessége a körhöz képest érintőleges. Ennek eredményeként az erő a sebesség irányára merőlegesen hat.
