Ana Fark - Merkezkaç ve Merkezcil Kuvvet

Dairesel bir yolda hareket eden herhangi bir cisme etki eden kuvvetler vardır. Nesnenin gözlemlendiği referans çerçevesinin türüne bağlı olarak, kuvvetler nesneye farklı etki ediyormuş gibi görünebilir. NS asıl fark merkezkaç ve merkezcil kuvvet arasındaki merkezcil kuvvet, cisme dairesel yolun merkezine doğru etki eder. Tersine, merkezkaç kuvveti, cisme dairenin merkezinden uzağa bakan bir yönde etki eden görünür bir kuvvettir. Eylemsiz bir referans çerçevesindeki bir gözlemci bir merkezkaç kuvveti algılamaz. Sadece dönen bir referans çerçevesindeki nesneyle birlikte dairesel hareket yapan bir gözlemci merkezkaç kuvvetini algılar.

Merkezcil Kuvvet Nedir?

Bir nesne hızı değiştiğinde hızlanır. Hız vektörel bir büyüklük olduğundan, ya büyüklüğü (hızı) ya da hareket yönü değiştirilerek değiştirilebilir. Dairesel bir yolda hareket eden herhangi bir nesne sürekli yön değiştirir, yani sürekli hızlanır. Newton'un ikinci yasasına göre, nesne ivmeli olduğundan, üzerine etki eden bir bileşke kuvvet olmalıdır. Dairesel bir yolda hareket eden bir nesnenin hızının vektör temsilini göz önünde bulundurarak ve ardından Newton'un ikinci yasasını bu ivmeye uygulayarak, dairesel bir yolda hareket eden bir nesne üzerindeki merkezcil kuvvetin her zaman dairenin merkezine doğru hareket ettiğini bulduk. ve bu merkezcil kuvvet

tarafından verilebilir:

nerede

kütledir ve

cismin hızıdır ve

nesnenin dairesel yolunun yarıçapıdır.

Merkezkaç Kuvveti Nedir?

Aşağıda gösterilen bir "çekiç atma" yapmak üzere olan adamı düşünün:

Bir çekiç atıcı

Çekiç fırlatıcı, çekici döndürürken, çekiçle birlikte de döner. Başka bir deyişle, o ve çekiç dönen bir referans çerçevesindedir. Çekice baktığında (kendine göre) çekicin hareketsiz olduğunu görür. Sapta bir gerginlik hisseder ve bu nedenle çekicin sapı kendisinden uzaklaştırdığını bilir. Newton'un üçüncü yasasıyla, sapın çekici kendisine doğru çekmesi gerektiği sonucuna varır.

Ancak çekiç atıcı, çekicin hareketsiz olduğunu düşünür. Ayrıca çekicin kendisine doğru çekildiğini de biliyor, bu nedenle Newton'un birinci yasasına göre, çekici doğrudan kendisinden uzağa çeken başka bir kuvvet olması gerektiği sonucuna varıyor. Bu kuvvet merkezkaçtır: Buradaki “merkezkaç” kelimesi, algılanan bu kuvvetin nesneyi nesnenin dairesel yolunun merkezinden uzaklaştırmaya çalıştığı anlamına gelir (elbette, çekici fırlatan, çekicin dairesel bir yolda hareket ettiğini bilmez)., ancak daha sonra algıladığı kuvvetleri, çekiç atıcıyı eylemsiz bir referans çerçevesinden gözlemlemiş olan başka birine açıklayacak olsaydı, o kişi “merkezkaç” kuvvetinin dairesel yolun merkezinden uzağa işaret ettiğini tespit ederdi).

Çekiç, eylemsiz bir referans çerçevesinde hareketsiz durumda değil. Ataletsel bir referans çerçevesinden çekiciye bakan bir gözlemci, çekicin dairesel bir yolda hareket ettiğini görecek ve merkezkaç kuvveti bulmayacaktır. Aslında, çekiciye eylemsiz bir referans çerçevesinden bakarsanız, çekicin üzerine etki eden iki kuvvet, sap boyunca gerilim ve çekicin ağırlığını tanımlarsınız:

Çekiç üzerine etki eden kuvvetler

Gerilim, çekicin sapı boyunca hareket eder ve yerçekimi çekici aşağı çekmeye çalışırken çekici daireye doğru çeker. Merkezcil kuvvet, merkeze doğru bileşke kuvvettir. Örneğin, çekiç fırlatıcı o sırada çekici yatay bir daire içinde döndürüyorsa, dairenin merkezine doğru bileşke kuvvet şu şekilde olacaktır:

.

Aşağıdaki video, dairesel yollarda hareket eden nesneler için "merkezcil" ve "merkezkaç" kuvvetleri arasındaki farkı da tartışıyor:

Merkezkaç kuvveti, eylemsiz bir referans çerçevesinden gözlemlenemediği ve kökenini açıklamak için gösterilebilecek gerçek bir "etkileşim" olmadığı için genellikle "hayali" bir kuvvet olarak görülür. Ancak bazen merkezkaç kuvvetlerini gerçekmiş gibi hayal etmek faydalıdır, özellikle de dönen bir sistemin parçası olacak şeyler tasarlıyorsanız!

Merkezkaç ve Merkezcil Kuvvet Arasındaki Fark

Gerçek veya Hayali

merkezcil kuvvet fiziksel bir etkileşimin sonucu olan gerçek bir güçtür.

Merkezkaç kuvveti dönen bir nesne, yine nesneyle birlikte dönen bir referans çerçevesinden bakıldığında var gibi görünen hayali bir kuvvettir.

Yön

merkezcil kuvvet dairesel yolun merkezine doğru hareket eder.

Merkezkaç kuvveti dairesel yolun merkezinden uzağa bakan bir yönde hareket ediyor gibi görünüyor.

Atalet Referans Çerçevelerinde Görünüm

merkezcil kuvvet eylemsiz bir referans çerçevesinden gözlemlenebilir.

Merkezkaç kuvveti eylemsiz bir referans çerçevesinden gözlemlenemez.

Görünüm inceliği

John Haslam tarafından “Çekiç Fırlatma – Dornoch Highland Gathering 2007” (Kendi çalışması) [CC BY 2.0], flickr aracılığıyla