Центрифугална сила

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето
Деца кои под дејство на центрифугалната сила се возат на вртелешка.

Центрифугална силаинерцијална сила, која што се појавува при вртење во круг и е насочена радиално од оската на ротација кон надвор. Често е предизвикана од инерцијата на телото. Последиците, односно влијанието на центрифугалната сила се често забележливи во секојдневниот живот, пример за тоа е центрифугата на машината за перење на алишта којашто ја исфрла водата нанадвор, истотака при возењето на мотор, велосипед при што возачот мора да се навалува, односно да “легнува” на кривината. Во класичната механика центрифугалната сила означува

.[1][2]

  • ... сила која што треба да се земе во предвид, кога движењето на телото се однесува на еден ротирачки систем[3] . Оваа инертност се среќава исто така и при отсуството на центрипетална сила, сепак никогаш во инерцијален систем. Центрифугалната сила е прецизна сила. Таа не соодветствува со принципот на акција и реакција

Историја[уреди | уреди извор]

За првпат центрифугалната сила била опишана во 1644 во Принципи на филозофијата од Рене Декарт[4]. Квантитативно за прв пат произлегла во 1669 во едно писмо од Кристијан Хајгенс насочено кон секретаријатот на Кралското општество Хенри Олденборг, исто така и во неговиот “Хорологиум Осцилаториум” од 1673, подоцна надграден во 1703 под името “De Vis Centrifuga”. Исак Њутн ја опишува центрифугалната сила прв по Хигенс, но независно од “Позадината на Њутновиот принцип’.[5]

Користејќија Центрифугалната сила Исак Њутн ја толкувал развиената форма на површината на течноста во едена ротирачка, отворена кофа за вода центрифугата на машината за перење на алишта како упатство за постоењето на еден апсолутен простор.

Равенки[уреди | уреди извор]

Zentrifugalkraft bei einer Kreisbewegung

За една кружна патека центрифугалната сила е поврзана со масата на телото, радиусот и квадратот на неговата кружна брзина, односно:

Брзината при транслаторно движење зависи од .

Од тука во независност од кружната брзина, центрифугалната сила може да се искаже како:

Забрзувањето при центрифугална сила е еднакво на: и

.

Овие формули важат подеднакво кога тело се движи по крива патека. Притоа радиусот на кривината , радиус на минималниот круг, на одредени места од телото се стиснува од страна на кривината. И е кружната брзина на телото во овој систем. Овие формули се користат исто така и за пресметување на силината на центрипеталната сила. Таа е подеднакво силна колку и центрифугалната и е егазтно спротивно насочена. Мислењето дека центрифугална е поголема од центрипеталната е погрешно.

Изведување за движење по кривина[уреди | уреди извор]

Приказ на крива (должина L, испрекината линија), промена на брзината , полупречник на закривеност

Од основниот закон за механика: За аголот важи , па . Тука се поставува изразот во формулата за , од каде што се добива центрифугалната сила .

[6]

Со замена на се добива

Потенцијал кај центрифугална сила[уреди | уреди извор]

Центрифугалната сила исто како и гравитационата сила е пропорционална на масатана телото и на неа влијае и земјиното забрзување . :     (бидејќи тоа е брзината каде што таа зависи од кружната брзина и радиусот на тоа место. Енергијата на потенцијалот кај центрифугална сила е иста како и кај кинетичката енергија

Со централен потенцијал, како например гравитациона сила може центрифугалната сила да доведе до ефективен потенцијал.

Забрзан референтен систем[уреди | уреди извор]

Овие сили се разгледуваат тогаш, кога изедначувањето на движењето се поставува во еден референтен систем, кој што самостојно забрзува во спротива од инерцијалниот систем.

Изведување[уреди | уреди извор]

За да се разликува големината на еден објект во два различни референтни систем, се користи нормалната нотација на инерцијалниот систем.

Значење
позиција на објектот во инерцијален систем S.
релативна позиција на објектот во и.с. S' (неинерцијален).
брзина на објектот во S
релативна брзина на објектот во S'
забрзување на објектот во S
релативно забрзување на објектот во S'
позиција на почетокот од S' во S
брзина на почетокот од S' во S
забрзување на почетокот од S' во S
кружна брзина на системот S' во S
кружно забрзување на системот S' во S

Вториот Њутнов закон гласи

Доколку сакаме поставиме аналогно изедначување на движењето во еден референтен систем, кој не е инерцијален, мора да се разгледуваат овие сили. Со помош на врски од кинематика се изразува забрзувањето преку

Со користење на изедначувањата на движењето на њутн се добива:

Производот од масата и релативното забрзување ја дава сумата на дејстувачките сили во овој референтен систем. Тие се собираат од сите надворешни сили.

Поимот е центрифугалната сила, која што се разгледува кога е применет импулсот во забрзаниот систем. Оваа сила е независна од тоа дали центрипеталната сила е достапна или не. Центрифугалната сила е управена со кружната брзина во референтниот систем кој што е насочен радиално кон надвор. Центрифугалната сила е на оска, која што оди низ почетокот на референтниот систем и покажува кон правецот на кружната брзина, нула кога почетокот на референтниот систем изведува движење по круг. Друга сила е На крај се добива

Ролеркостер[уреди | уреди извор]

Центрифугалната сила е од значење при конструкцијата на Ролер костер, но притоа се посакува да се одбегнат непријатните сили и да се акцентираат оние кои предизвикуваат безтежинска состојба. Пример за тоа е лупингот, односно движењето на железнициата при кое таа прави круг од 360 степени и се достигнува 5g, односно нашето тело е 5 пати потешко/полесно. Затоа Вернер Стренгел конструкторот на оваа желецница ја развил кривината наречена ‘’клотоид’’ или ојлерова спирала при која радиусот на кривината е пропорционален со должината на лакот, што придонесува до нежен пораст на инерцијални сили кој што се случува во количката во која што се возиме. Оваа кривина била претходно и во сообраќајот користена, но се користи и ден денес.

Употреба во техниката[уреди | уреди извор]

Употребата на центрифугалната сила во техниката е разновидна, најчесто центрифуга, чистач за снег, центрифугално нишало и други.

Центрифугалната сила како замена или надополнување за земјината[уреди | уреди извор]

За индните вселенска станицаи со различни големини е планирано, центрифугалната сила да се користи како замена за земјината тежа, бидејќи подолгата безтежинска состојба може да штети на здравјето на човекот. Првиот обид за искористување на центрифугалната сила бил во 1966 година во еден вселенски брод. Притоа Гемини 11 бил поврзан со Агена со 30 метарски кран за лансирање и двата објекти вртеле 6 минути на истото тежиште. Во едена ротирачка вселенска станица, Плумбо, направа за мерење на длабочина, покажувала на секое место од ротирачката оска. Слободно паѓачките објекти се одалечуваат се повеќе од Lotrichtung во правец спротивен од оној на вселенската станица. Ова може да биде интерпретирано како една причина од силата на Кориолис. Патеката на кривината на еден слободно паѓачки објект во еден ротирачки референтен систем ја има формата на една кружна евалуанта. Таа е потполно независна од брзината на ротација на вселенската станица. Сепак зависи големината на оваа кружна евалуанта од радиусон на почетната кружна патека. Гледано од еден не ротирачки референтен систем, слободно паѓачките објекти се движат со константна брзина по една права линија која што лежи тангенцијално на нејзната претходна кружна патека. При хоризонтално исфрлување, спротивно од правецот на ротација на станицата и со истата брзина на станицата, фрлениот објект постојано хоризонтално продолжува, се додека состојбата на објектот може да се занемарува. Гледано од еден не ротирачки референтен систем , овој објект стои едноставно на едно место, додека станицата се врти понатаму.

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. Грешка во наводот: Погрешна ознака <ref>; нема зададено текст за наводите по име Paus.
  2. Грешка во наводот: Погрешна ознака <ref>; нема зададено текст за наводите по име ass.
  3. Грешка во наводот: Погрешна ознака <ref>; нема зададено текст за наводите по име mayr.
  4. René Descartes (1965) (на германски), Die Prinzipien der Philosophie, übersetzt von Artur Buchenau (7. издание), Hamburg: Felix Meiner Verlag, стр. 86 ff 
  5. John Herivel: The Background of Newton’s Principia, und John Herivel: Newton’s Discovery of the law of Centrifugal Force. In: The Isis. Band 51, 1960, S. 546.
  6. Грешка во наводот: Погрешна ознака <ref>; нема зададено текст за наводите по име szabo.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

Weblinks[уреди | уреди извор]

  1. Hans J. Paus (2007) (на германски), [[[:Шаблон:Google Buch]] Physik in Experimenten und Beispielen] (3., aktualisierte издание), München: Hanser, стр. 33–35, ISBN 3-446-41142-9, Шаблон:Google Buch 
  2. Bruno Assmann, Peter Selke (2011) (на германски), [[[:Шаблон:Google Buch]] Kinematik und Kinetik], Band 3 (15., überarbeitete издание), München: Oldenbourg, стр. 252, ISBN 978-3-486-59751-6, Шаблон:Google Buch  „Die Zentrifugalkraft ist die Reaktionskraft der Zentripetalkraft, die die gekrümmte Bahn erzwingt.“
  3. Dietmar Gross, Werner Hauger, Jarg Schrader, Wolfgang A. Wall (2008) (на германски), [[[:Шаблон:Google Buch]] Technische Mechanik: Band 3: Kinetik] (10. издание), Gabler Wissenschaftsverlage, стр. 191, ISBN 978-3-540-68422-0, Шаблон:Google Buch  „Wir schreiben nun und fassen das negative Produkt aus der Masse und der Beschleunigung formal als eine Kraft auf, die wir […] D'Alembertsche Trägheitskraft nennen: . Diese Kraft ist keine Kraft im Newtonschen Sinne, da zu ihr keine Gegenkraft existiert (sie verletzt das Axiom actio=reactio!); wir bezeichnen sie daher als Scheinkraft.“
  4. Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer (1998), Thomas Dorfmüller, уред. (на германски), [[[:Шаблон:Google Buch]] Mechanik, Relativität, Wärme], Band 1 (11., völlig neubearbeitete издание), Berlin: de Gruyter, стр. 240ff, ISBN 3-11-012870-5, Шаблон:Google Buch 
  5. Cornelius Lanczos (1986) (на германски), [[[:Шаблон:Google Buch]] The Variational Principles of Mechanics], New York: Courier Dover Publications, стр. 88–110., ISBN 0-486-65067-7, Шаблон:Google Buch  S. 88: „We now define a vector I by the equation I = -m A. This vector I can be considered as a force created by the motion. We call it the "force of inertia". With this concept the eqation of Newton can be formulated as follows: F + I = 0.“
  6. Mahnken (2012) (на германски), [[[:Шаблон:Google Buch]] Lehrbuch der Technischen Mechanik. Dynamik], Springer, ISBN 978-3-642-19837-3, Шаблон:Google Buch  „Wir bemerken noch, dass die Zentrifugalkraft jeweils mit der Zentripetalkraft im Gleichgewicht ist, welche zum Mittelpunkt hin gerichtet ist“
  7. Alfred Böge, Wolfgang Böge, Klaus-Dieter Arnd u.a. (2014) (на германски), Handbuch Maschinenbau: Grundlagen und Anwendungen der Maschinenbau-Technik Gebundene Ausgabe – 22. Auflage, Springer Verlag, ISBN 978-3658065973 Vorschau
  8. Szabo (2003) (на германски), [[[:Шаблон:Google Buch]] Einführung in die Technische Mechanik], Springer, ISBN 3-540-44248-0, Шаблон:Google Buch 
  9. Martin Mayr (2008) (на германски), [[[:Шаблон:Google Buch]] Technische Mechanik], Hanser, ISBN 978-3-446-41690-1, Шаблон:Google Buch 
  10. Martin Mayr (2008) (на германски), Technische Mechanik: Statik, Kinematik - Kinetik - Schwingungen, Festigkeitslehre (6. überarbeitete издание), Hanser, ISBN 978-3-446-41690-1 : (Шаблон:Google Buch) „Bei der Bewegung auf einer gekrümmten Bahn tritt zusätzlich die Normal- oder Zentripetalbeschleunigung auf. Die zugehörige Trägheitskraft nennen wir Zentrifugalkraft“
  11. Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stohrer (2012) (на германски), Physik für Ingenieure (11. издание), Springer, ISBN 978-3-642-22568-0 , S. 51–52. (Шаблон:Google Buch)