İçerik
Dairesel hareketi içeren problemlerde, sık sık bir kuvveti, F_r'ye, hareketin merkezine ve F_r'ye dik olan ve dairesel yola teğet olan teğet bir kuvvete, F_t olan bir radyal kuvvete dönüştürürsünüz. Bu kuvvetlerin iki örneği, bir noktada sabitlenmiş nesnelere uygulanan ve sürtünme olduğunda bir eğri etrafında hareket edenlerdir.
Bir noktada sabitlenmiş nesne
Bir nesnenin bir noktaya sabitlenmiş olması ve merkeze göre bir çizgiye göre θ açısında R mesafesinden F kuvveti uygulamanız, sonra F_r = R ∙ cos (θ) ve F_t = F ∙ sin (θ).
Bir tamircinin 20 Newton kuvvetine sahip bir anahtarın ucuna bastırdığını hayal edin. Çalıştığı pozisyondan itibaren, kuvveti anahtara göre 120 derecelik bir açıyla uygulamak zorundadır.
Teğetsel kuvveti hesaplayın. F_t = 20 ∙ sin (120) = 17.3 Newton.
dönme momenti
Bir nesnenin sabitlendiği yerden R uzaklığına kuvvet uyguladığınızda, torkun τ = R ∙ F_t değerine eşit olduğu gerçeğini kullanın. Bir kol veya anahtar üzerine bastığınız pimden uzaklaştıkça, onu döndürmenin ne kadar kolay olduğunu deneyimlerden bilirsiniz. Pime daha uzun bir mesafede itmek, daha büyük bir tork uyguladığınız anlamına gelir.
Bir tamircinin 9 metrelik bir tork uygulamak için 0,3 metre uzunluğundaki bir tork anahtarının ucuna bastırdığını hayal edin.
Teğetsel kuvveti hesaplayın. F_t = τ / R = 9 Newton-metre / 0.3 metre = 30 Newton.
Düzgün Olmayan Dairesel Hareket
Bir nesneyi dairesel hareketlerde sabit bir hızda tutmak için gereken tek kuvvetin, dairenin merkezine işaret eden merkezcil bir kuvvet olan F_c olduğu gerçeğini kullanın. Fakat eğer nesnenin hızı değişiyorsa, yola doğru teğet olan hareket yönünde de bir kuvvet olmalıdır. Buna bir örnek, bir arabanın motorundan gelen ve bir eğri etrafında ilerlerken hızlanmasına neden olan veya durma işlemini yavaşlatan sürtünme kuvvetidir.
Bir sürücünün ayağını gaz pedalından çektiğini ve 2.500 kilogramlık bir sahil şeridinin, 25 metre yarıçaplı dairesel bir eğri etrafında yönlendirirken, 15 metre / saniye başlangıç hızından başlayarak durmasına izin verdiğini hayal edin. Araç 30 metre kıyıya çıkar ve durması 45 saniye sürer.
Arabanın ivmesini hesapla. X (t) pozisyonunu, başlangıç pozisyonunun bir fonksiyonu olarak t zamanında, x (0), başlangıç hızını, v (0) ve a, ivmesini x (t) - x ( 0) = v (0) + t + 1/2 ∙ a ∙ t ^ 2. X (t) - x (0) = 30 metre, v (0) = saniyede 15 metre ve t = 45 saniye takın ve teğetsel ivmelenme için çözün: a_t = saniye kare başına a_t = –0.637 metre.
Sürtünmenin F_t = m ∙ a_t = 2,500 × (–0.637) = –1,593 Newton'un teğetsel bir kuvvetini uygulaması gerektiğini bulmak için Newton'un ikinci yasasını F = m ∙ a kullanın.