Fizika centrifugalna sila. Centrifugalna sila: šta je to i kako radi? Prisilno stavljeno na posao

U rotirajućem referentnom okviru, posmatrač doživljava silu koja ga udaljava od ose rotacije.

Verovatno ste iskusili neprijatne senzacije kada automobil kojim se vozite naglo skrene. Činilo se da ćete sada biti bačeni na marginu. A ako se sjetite Newtonovih zakona mehanike, ispada da, pošto ste bukvalno pritisnuti na vrata, to znači da je na vas djelovala neka sila. Obično se naziva "centrifugalna sila". Upravo zbog centrifugalne sile tako oduzima dah u oštrim zavojima, kada vas ta sila pritisne uz bok automobila. (Usput, ovaj izraz, koji dolazi od latinskih riječi centrum(“centar”) i fugus(„trčanje“), uvedeno u naučnu upotrebu 1689. od strane Isaka Njutna.)

Spoljašnjem posmatraču, međutim, sve će izgledati drugačije. Kada se automobil skrene, posmatrač će pomisliti da se jednostavno nastavljate kretati pravolinijski, kao što bi učinilo svako telo na koje ne utiče nikakva spoljna sila; i auto skreće sa prave staze. Takvom posmatraču će se činiti da vas ne pritiskate vi na vrata automobila, već, naprotiv, vrata automobila počinju da vrše pritisak na vas.

Međutim, između ova dva gledišta nema kontradiktornosti. U oba referentna sistema, događaji se opisuju na isti način i za ovaj opis se koriste iste jednačine. Jedina razlika će biti tumačenje onoga što se dešava od strane spoljašnjeg i unutrašnjeg posmatrača. U tom smislu, centrifugalna sila liči na Coriolisovu ( cm. Coriolisov efekat), koji također djeluje u rotirajućim referentnim okvirima.

Pošto ne vide svi posmatrači efekat ove sile, fizičari često nazivaju centrifugalnu silu fiktivna sila ili pseudo-sila. Međutim, mislim da ovo tumačenje može biti pogrešno. Na kraju, sila koja vas opipljivo pritiska na vrata automobila teško se može nazvati fiktivnom. Cijela poenta je u tome da, nastavljajući se kretati po inerciji, vaše tijelo nastoji održati pravi smjer kretanja, dok ga automobil izbjegava i zbog toga vrši pritisak na vas.

Da bismo ilustrovali ekvivalentnost dva opisa centrifugalne sile, uradimo malu matematiku. Tijelo koje se kreće konstantnom brzinom u krugu kreće se ubrzano jer cijelo vrijeme mijenja smjer. Ovo ubrzanje je jednako v 2 /r, Gdje v- brzina i r- radijus kruga. U skladu s tim, posmatrač koji se nalazi u referentnom okviru koji se kreće u krug doživjet će centrifugalnu silu jednaku mv 2 /r.

Sada da rezimiramo ono što je rečeno: svako tijelo koje se kreće zakrivljenom putanjom – bilo da je to putnik u automobilu na krivini, lopta na žici koju vrtite iznad glave, ili Zemlja u orbiti oko Sunca – doživljava sila koja je uzrokovana pritiskom vrata automobila, zatezanjem užeta ili gravitacijom Sunca. Nazovimo ovu silu F. Sa tačke gledišta nekoga ko se nalazi u rotirajućem referentnom okviru, telo se ne pomera. To znači unutrašnju snagu F uravnotežen vanjskom centrifugalnom silom:

F = mv 2 /r

Međutim, sa stanovišta posmatrača koji se nalazi izvan rotacionog referentnog okvira, tijelo (vi, lopta, Zemlja) se kreće jednoliko pod utjecajem vanjske sile. Prema drugom Newtonovom zakonu mehanike, odnos između sile i ubrzanja u ovom slučaju je F = ma. Zamjenom formule ubrzanja za tijelo koje se kreće u krug u ovu jednačinu, dobijamo:

F = ma = mv 2 /r

Ali na ovaj način dobili smo upravo jednačinu za posmatrača koji se nalazi u rotirajućem referentnom okviru. To znači da oba posmatrača dolaze do identičnih rezultata u pogledu veličine delujuće sile, iako polaze iz različitih premisa.

Ovo je veoma važna ilustracija šta je mehanika kao nauka. Posmatrači koji se nalaze u različitim referentnim sistemima mogu opisati pojavne pojave na potpuno različite načine. Međutim, koliko god fundamentalne razlike u pristupima opisivanju fenomena koje promatraju, jednačine koje ih opisuju će se pokazati identičnima. A ovo nije ništa drugo do princip nepromjenjivosti zakona prirode koji leži u osnovi

Najčešće se inercijalne sile manifestiraju statički u pritisku koji tijelo koje razvija inercijsku silu vrši na drugo tijelo odgovorno za promjenu stanja kretanja prvog tijela. Opterećenje ubrzano prema gore vrši dodatni pritisak na platformu zbog sile inercije (slika 23). Posmatraču koji vuče konopac čini se da teret „povećava težinu“ što se više podiže uz veće ubrzanje.

Rice. 23. „Povećanje težine“ pri dizanju sa ubrzanjem nastaje usled inercione sile koju razvija telo.

Kada pritisak ili napetost nekog tijela prisiljava tijelo koje se kreće da skrene s pravocrtne putanje, kažemo da tijelo koje odstupa od pravocrtne putanje razvija centrifugalnu silu inercije, usmjerenu suprotno od centripetalne sile kojom su tijela koja su izazvala zakrivljenost putanjom pritisnuti na pokretno tijelo ili ga povući. Prema zakonu jednakosti akcije i reakcije, ove dvije sile su uvijek brojčano iste, pa je centrifugalna sila određena formulom

ili šta je isto:

Centripetalna sila je uvijek usmjerena prema centru zakrivljenosti i primjenjuje se na tijelo koje se kreće; Centrifugalna sila je po veličini jednaka centripetalnoj sili, ali je usmjerena u suprotnom smjeru, odnosno od centra zakrivljenosti prema konveksnosti putanje, a primjenjuje se na tijela koja uzrokuju zakrivljenost putanje tijela koje se kreće.

Masivna lopta okačena na čvrstu nit vuče je u mirovanju silom gravitacije lopte, ali, dovedena u oscilaciju, vuče je silom većom od njene gravitacije, za iznos centrifugalne sile inercije koju razvija :

Automobil koji prolazi platformom koja se lagano savija pod njegovom težinom pritiska na most silom koja premašuje težinu automobila za vrijednost centrifugalne sile inercije. Dakle, pod jednakim uslovima, pritisak automobila na konkavni most će biti veći, što je veća brzina automobila. Da bi se izbjeglo djelovanje centrifugalnih sila, mostovi se obično izrađuju nešto konveksnim (slika 24). U ovom slučaju, težina automobila koji se brzo kreću duž mosta se dijelom manifestira dinamički, dajući im centripetalno ubrzanje usmjereno prema dolje; stoga će pritisak na konveksni most automobila koji brzo prolaze duž njega biti manji od njihove težine.

Na krivim prugama, točkovi vozova ili tramvajskih vagona vrše horizontalni pritisak na spoljnu šinu zbog

Rice. 24 Vozeći se po konveksnom mostu, automobil pritiska na pranje sa silom manjom od svoje težine

centrifugalna sila inercije koju razvija automobil. Da bi se spriječilo prevrtanje vagona, rezultujući pritisak koji stvaraju težina vagona i centrifugalna sila mora biti usmjeren između šina okomito na površinu šine; Da biste to učinili, na krivinama se vanjska šina polaže nešto više od unutrašnje (Sl. 25).

Rice. 25. Na krivinama, vanjska šina je postavljena više od unutrašnje,

Iz sličnih razloga, brzi klizač, kada opisuje krug, naginje svoje tijelo prema centru kruga (Sl. 26). Napomenimo još jednom da na Sl. 25 i 26, kao što je uobičajeno na ovom kursu, valovite strelice pokazuju statičke manifestacije sila (u prvom slučaju sile koje se primjenjuju na šinu, u drugom na led). Na sl. 26, osim toga, pokazuje kako reakcija oslonca i težina klizača stvaraju ukupnu centripetalnu silu, koja se primjenjuje na centar inercije klizača i koja se dinamički manifestira u centripetalnom ubrzanju kada se klizač kreće duž kružnog luka. . Potpuno ista konstrukcija bi se mogla dodati na Sl. 25. Centripetalno ubrzanje, koje osigurava kretanje automobila po zakrivljenoj stazi, uz pravilno podizanje vanjske šine (kao u slučaju prikazanom na sl. 26), nastaje zbog geometrijskog zbira reakcije šinama i težinom automobila. Nagib platna, iako ne eliminira horizontalnu komponentu pritiska kotača na tračnice, ali smanjuje (pri ispravnom kutu nagiba - na nulu) bočni tlak guma, paralelno s ravninom spavači. Ako vanjska tračnica nije podignuta i tako bi se na krivinama vagon kretao striktno okomito, tada bi se, osim sklonosti prevrtanju, razvile velike sile koje bi pomjerile pričvršćivanje šina za pragove; u ovom slučaju bi se centripetalna sila na krivinama kolosijeka stvorila zbog naznačenih sila koje teže da otkinu vanjsku šinu, dok kod pravilnog nagiba kolosijeka nema sila pomaka u ravni kolosijeka, jer rezultujući pritisak na šine je okomit na ovu ravninu,

U slučajevima poput onog prikazanog na sl. 26, centripetalna sila se primjenjuje na težište tijela koje se kreće, a tačke primjene centrifugalne sile određene su geometrijskim uvjetima kontakta tijela koje se kreće s tijelom na koje je primijenjena centrifugalna sila i čija opozicija osigurava zakrivljenost putanje; dakle ovi

Iako su brojčano jednake sile usmjerene, kao akcija i reakcija, antiparalelno, one nisu u jednoj pravoj liniji.

Supstanca rotirajućeg čvrstog tijela je u napregnutom stanju, jer svaka čestica rotirajućeg tijela razvija centrifugalnu silu inercije koja se primjenjuje na susjedne čestice tijela, sprječavajući dotičnu česticu da se udalji od ose rotacije. Inercijalne sile, usmjerene radijalno od centra, teže da otkinu vanjske slojeve materije od unutrašnjih.

Rice. 26 Opisujući kružni luk, klizač naginje svoje tijelo tako da reakcija leda prođe kroz težište tijela, tada rezultirajuća reakcija R i težina daje centripetalnu silu

Ako je snaga tvari nedovoljna, tada pri velikim brzinama rotacije centrifugalne sile inercije uništavaju tijelo, razdirajući ga. Da bi se izbjegle takve nezgode, svi brzo rotirajući dijelovi strojeva (rotori) i brzi zamašnjaci izrađeni su od najtrajnijih metala (obično čelika).

O veličini centrifugalnih inercijskih sila u rotirajućim dijelovima strojeva može se suditi iz sljedećeg primjera. Rotor jednog od žirokompasa, prečnika 12 cm i težine 2,5 kg, čini 20.000 obrtaja u minuti. Centrifugalna sila koju razvija bilo koja masa na njegovom obodu je 25 hiljada puta veća od težine ove mase.

Inercijalne sile često imaju destruktivni efekat na pojedine delove mašina. Kada je kotač postavljen na osovinu tako da mu je cijela masa raspoređena simetrično u odnosu na os rotacije, tada su centrifugalne sile inercije koje razvijaju pojedine čestice točka uravnotežene na osi rotacije i utječu samo na elastičnu napetost supstance kotača. Pri vrlo velikim brzinama, ova napetost može uzrokovati pucanje točka. Ali ako je masa kotača raspoređena asimetrično u odnosu na os rotacije, tada čak i pri relativno malim brzinama centrifugalne sile inercije, koje u ovom slučaju nisu uravnotežene na osi, mogu dovesti do loma osovine.

Na kotačima parne lokomotive, asimetrična raspodjela inercijskih sila može stvoriti jednostrani pritisak na osovinu od nekoliko tona; s tim u vezi, kada se takav točak okreće, pritisak točka na šinu ili raste (kada je rezultirajuća neuravnotežena centrifugalna sila usmjerena naniže) ili opada (kada je usmjerena prema gore) - šina je, takoreći, ispod uticaj udaraca teškog čekića.

Prilikom projektovanja bilo koje nove mašine, vrši se detaljan proračun inercijskih sila koje mogu nastati u njoj pod različitim radnim uslovima. Ispoljavanje neuravnoteženih inercijskih sila mora se suzbiti preciznom raspodjelom masa i koordinacijom kretanja pojedinih dijelova mašine.

Ali inercijalne sile, posebno centrifugalne sile, takođe imaju pozitivnu primenu u tehnici, koja je veoma obimna i raznolika (rad čekića, centrifugalnih mašina, centrifuga itd.).

Imajte na umu da izraz “centrifugalna sila” nije sasvim prikladan; to dovodi do nerazumijevanja ove sile. Termin "centrifugalna sila" potiče razmišljanje o kretanju od centra rotacije duž polumjera. Iako centrifugalna sila djeluje radijalno od centra, ona ne uzrokuje i ne može uzrokovati nikakvo kretanje u tom smjeru jer se primjenjuje na veze. Ako se naglo uklone veze koje su tijelo držale na stalnoj udaljenosti od centra (na primjer, pukne konopac za koji je vezan kamen koji okrećemo u krug), tada će se tijelo koje se kreće u krugu udaljiti od centar kruga, naravno, ne duž poluprečnika, već duž tangente na kružnicu, jer će po inerciji zadržati smjer brzine koji je imao u trenutku kada su veze prekinute.

Poboljšano: 21.05.15

Diskusije na temu “CENTRIFUGALNA SILA”

Anotacija.Ponuđena su moja lična tumačenja uobičajenog pojma “centrifugalna sila”.

Ako na Internetu pogledate termin za pretragu “centrifugalna sila”, Mreža će ponuditi mnogo različitih linkova, od kojih je svaki posvećen specifičnoj manifestaciji Prirode koja potpada pod termin “centrifugalna sila”. Postoji mnogo linkova. Ali mnogi od njih, po mom mišljenju, jednostavno zbunjuju pitanje, pokušavajući pseudonaučno opisati suštinu fenomena. Stoga, da biste dobili koristan sažetak, morate ponovo razmotriti gomilu objašnjenja. Uključujući i one očigledno apsurdne.

U publikacijama nekih autora (uključujući i veoma cijenjene autore), zbog postojeće nesigurnosti u razumijevanju pojma “centrifugalna sila“Postoje, najblaže rečeno, ne sasvim logične fraze.

Na primjer, " Centrifugalna sila inercija " Gornji izraz je u suštini jednako besmislen kao i izraz: “Bešćutna nežnost».

Vjerujem da BILO KOJE moć jesteOvo proces , tokom kojeg se energija prenosi sa “Izvora” na “Prijemnik” (moj članak “Inercija”).

Moć se rađa iz energije, koju nužno emituje nešto (ili Neko).

A šta (ili Ko?) tada emituje energiju, što se označava terminom “Centrifugalna sila»?

Slika 1 prikazuje tradicionalni dijagram koji se koristi kada se razmišlja o "Centrifugal Force».

Rice. 1

U nekoj tački O 1 na udaljenosti odlaskaR tijelo kruto povezano na ovu udaljenost (na neki način) rotira T .

Vjeruje se (tradicionalno) da je sve ostalo već jasno: vektor CSF znači centrifugalna sila; vektor CSS – Centripetalna sila. Putanja tijela je kružnica (crvena boja). Smatra se da nisu potrebna nikakva druga objašnjenja.

Iz nekih referenci možete saznati da je pojava CBS-a posljedica ispoljavanja “Zakon inercije" I da iz tog razloga, ispada, "Centrifugal Force"(CBS) se može sigurno nazvati "Centrifugal ForceInercija » !

Već sam opisao u svojim člancimagreška slične izjave. Mislim da nema potrebe da se vraćamo na ovo ovde.

Neki od izvora ukazuju da Centralna banka, kao samostalna sila, uopšte ne postoji. Da se izraz "centrifugalna sila" odnosi na pojavu kada tijelo koje se kreće po zakrivljenoj putanji vrši pritisak na graničnik koji mu (tjelu) ne dozvoljava da se kreće pravolinijski.

Na slici 1, takav graničnik može biti, na primjer, navoj (vuče, sajla, uže, šipka, gravitacijski stup, magnetni pol). Na primjer, vodilica može poslužiti, recimo, u obliku šine ili žlijeba (crveni luk). Tada se može smatrati i pritisak koji na graničnik vrši rotirajuće tijelo i sila zatezanja niti (šip, sajla, uže, šipka) “Centrifugalna Na silu».

Iz gornje definicije “Centrifugal Force“Moramo zaključiti da u nedostatku “primatelja” sile (u našem slučaju to je limiter), postojanje samog centralnog nervnog sistema nije moguće ! Zato što rotirajuće telo nema šta da pritisne. Stoga može slobodno letjeti i odletjeti od ose rotacije (na primjer, tijelo je postavljeno na dugu rotirajuću iglu za pletenje ili postavljeno u dugački rotirajući žlijeb).

Takav krak ili takav žljeb nije teško zamisliti. Možete stvoriti uslove kada se tijelo kreće duž žbice (duž žlijeba), praktički bez trenja.

Apsolutno niko neće sumnjati u činjenicu da će se takvom rotacijom tijelo pouzdano udaljiti od ose rotacije.

Ali, zbog nedostatka limitera,mora sama centralna banka je takođe odsutna !

Šta onda uzrokuje pomicanje tereta?

Ali ostaje pitanje: „Odakle, uostalom, centralni nervni sistem u onim situacijama kada se dešava (tj. postoji limiter)? A šta čini da se tijelo, labavo postavljeno na iglu za pletenje, udalji od ose rotacije ako nema središnjeg centra (tj. nema graničnika)?”

Općenito, nehotice se pojavljuju sumnje u legitimnost prepoznavanja "Pritiska na limiter" kao analoga centralnog nervnog sistema. Štaviše, u ovoj interpretaciji „Primalac“ energije bi se morao nazvati limiterom. Ali šta je „izvor“ energije ostaje nejasno.

Vrlo zanimljivo!

Ali, ako “rotirajuće tijelo” ne savlada trenje u dodiru s graničnikom (npr. tijelo sa potiskom je jedna cjelina, a trenje u osi rotacije je zanemarivo), tada pritisak tijelo na limiteru se izvodi bez gubitka energije koju je stekao za svoju rotaciju.

Ispada da se na limiter stvara pritisak, ali se na njega NE troši energija !

Ako se stvori pritisak, može se pretvoriti u rad ! I opet, energija koju tijelo dobije za svoju rotaciju neće se potrošiti na ovaj rad !

Međutim, sve ovo je svakako zanimljivo. Ali pitanje ostaje neodgovoreno: "Šta je"Centrifugalna Force"A odakle dolazi?"

Slika 2 prikazuje obrazac kretanja tijela T , rotirajući oko tačke O 1 (isto tijelo koje je prisutno na slici 1).

Rice. 2

Za date vrijednostiω I Rtangencijalna brzina tela Tće dobiti vrijednost označenu vektoromV. I ako u tački T otpor "graničnika" se lomi (debeli crveni luk se lomi), tada tijelo nastavlja svoje kretanje ne duž luka, već u pravoj liniji u smjeru vektoraV.

Tokom vremena potrebnog da tijelo prođe ugaoni sektorα , brzinom Vtijelo će preći udaljenostL(ako to ništa ne sprečava).

Posmatraču koji se nađe na užetu O 1 Ti zajedno s njim rotira oko ose O 1 , čini se da se tijelo udaljilo na daljinuS.

Moguće je da bi nakon takvog događaja Promatrač mogao povjerovati u Zlog duha. Vidio je da tijelo NIJE primijenjeno nijedan sila. Ali tijelo se ipak pomaknulo !

U ovom konkretnom slučaju, Observer se pokazao kao kompetentan fizičar. On je to shvatio kako bi pomjerio tijelo prema sebi neophodno priložiti neki sila . A ako u stvarnosti takva sila ne postoji, onda je neophodnadođi sa nepostojeće fizički sila umjesto nekakvog "zlog duha".

Možda je ovo mjesto gdje je pas zakopan?

Na tijelu koje je labavo postavljeno na iglu za pletenje koja se okreće oko ose okomite na njega, NE VALIDAN NO SILA koja teži da ukloni tijelo sa ose rotacije (?).

Slika 3 prikazuje približnu analogiju situacije o kojoj se raspravlja.

Rice. 3

Određeno tijelo (zelena boja) može se kretati samo duž linearne putanje (crvena boja). Kretanje se vrši pomoću rotirajućih tobogana.

Nakon okretanja bekstejdža pod određenim uglom, zauzela je poziciju označenu plavom bojom. U ovom slučaju, udaljenost tijela od ose rotacije povećana je za iznos S.

Malo je vjerovatno da će neko od čitatelja reći da se ovdje tijelo udaljava od ose rotacije bekstejdža zbog udara na njega "Centrifugal Force».

Ali kako se rotirajuće tijelo, uprkos tome, još uvijek udaljava od ose rotacije, umjesto dugih objašnjenja o razlozima takvog uklanjanja, lakše je (barem preliminarno) uvestiuslovno silu koja se u svom vektoru poklapa sa linijom koja povezuje centar mase tijela sa osom rotacije, i dati joj (skromno) ime “Petrova Force » !

Smjer" Petrova Snaga» UVIJEK – od (trenutne) ose rotacije tijela.

BILJEŠKA

Na slici 3 možete stvoriti situaciju u kojoj se udaljenost od tijela do ose smanjuje.

Samo morate zapamtiti da je ovo samo gruba analogija.

U skladu sa ovom definicijom, ispada da “Petrova Snaga"NIJE povezan ni na koji način sa ozloglašenim"zakon inercije" Tijelo koje rotira oko ose van sebe zaista teži da održi svoje trenutno stanje (u ovom slučaju, tangencijalni smjer kretanja). Ali to se ne dešava zbog ozloglašenog „zakona inercije“, većBy imovine SVE objekata Univerzuma. I materijalno i nematerijalno.

"Primalac" energije za "Petrova Snaga" je samo tijelo koje se udaljava od ose rotacije. „Izvor“ energije su svi Univerzumi.

Bilo koji prepreka (limiter) na putu tijela koje se udaljava od ose rotacije (?) ODMAH generiše tradicionalno “Centrifugalna Snaga" I od " Centrifugalna Force" pojavljuje se od "Petrova Ovlasti", ukoliko se pokaže da je neuravnotežen od strane bilo kojeg "Silama Odbija " U odnosu na cijeli uređaj, čini se da jestevanjski (kvazi-eksterna). to znači da "Centrifugalna sila", kako i priliči kvazi-vanjskoj sili, izaziva kretanje u vanjskom okruženju, poput "Limiter", i tako dalje ostalo mase povezane s tim.

Sada je korisno razmotriti druge aspekte koji se odnose na "Centrifugalna Na silu»:

Iznad u tekstu izraz „od ose rotacije“ prati znak pitanja (?). Ovo NIJE urađeno slučajno.

U fizici je, naravno, naznačeno da vektor centrifugalne sile prolazi kroz "osa rotacije» tijela.

Sa moje tačke gledišta, ovo je jasna zabluda. Ova zabluda je nastala zbog činjenice da se, prema zadanim postavkama, putanja rotirajućeg tijela u fizici pretpostavlja da je KRUŽNA. Ali samo s ovim oblikom putanje trenutni centar zakrivljenosti i os rotacije će se poklopiti.

Da, jedini problem je u tome što krivolinijska putanja rotirajućeg tijela NIJE OBAVEZNO kružnica ! Na primjer, tijelo postavljeno na dugu rotirajuću žbicu ne kreće se u krug, već u SPIRALU koja se otvara ! I u ovoj situaciji, trenutni centar zakrivljenosti i realna os rotacije kraka su svakako NE MATCH ! A nebeska tijela se ne kreću u svemiru kružnim putanjama. !

Jedna od mogućih opcija za situaciju o kojoj se raspravlja je ilustrovana na slici 4.

Na primjer, tijelo T rotira oko centra O 1 , a putanja tijela je, recimo, elipsa (crvena linija).

Jasno je da je trenutni centar zakrivljenosti O 2 određenog dijela putanje u obliku elipse ne poklapa se uvijek sa centrom rotacije (obično, iako ne nužno, ovo je fokus elipse).

Rice. 4

S tim u vezi postavlja se pitanje: „Pa šta se siječe vektor centrifugalne sile? Osa rotacije ili trenutni centar zakrivljenosti?

Meni se lično čini da to NIJE osa rotacije, već trenutni CENTAR zakrivljenosti.

Upravo zbog toga se moraju uvesti novi pojmovi:

– normalna centrifugalna sila

– radijalna centrifugalna sila

– normalna centripetalna sila

– radijalna centripetalna sila

– normalno centrifugalno ubrzanje

– radijalno centrifugalno ubrzanje

– normalno centripetalno ubrzanje

– radijalno centripetalno ubrzanje

– normalna tangencijalna (vektorska)

– radijalno-tangencijalno (vektorsko)

Jasno je da je tačka primjene"Centrifugalna Ovlasti» je tačka kontakta rotirajućeg tijela salimiter. I ona sama Centrifugalna sila» odmara V limiter ili proteže se to (ovisno o vrstilimiter).

Uticaj" Centrifugal Force"uključeno limiterne mora nužno biti izveden kontakt metodom, jer u ulozilimiterne mora nužno biti materijalni objekt. Ovu ulogu može uspješno obavljati gravitacijsko polje (“Gravipol"). U tu svrhu možete koristiti i magnetno polje (“Magnipole»).

U slučaju gravitacijelimiter « Centrifugalna sila» trudi se prebroditi sila gravitacije ikrasti » tijelo sa njegove putanje, a istovremeno povući gravitacijsko tijelo za sobom, koristeći gravitacijsko polje kao spojnicu. U ovom slučaju, tačka aplikacije "Centrifugal Force" ispada da je centar mase gravitirajućeg objekta (gravitacionih tela), što se pokazalo kao centar rotacije.

U slučaju magnetnog polja (Magnipole), radi do privlačnosti, situacija je ista kao i sa gravitacionim poljem. Samo termini “Gravipole” i “Gravitelo” morat će se zamijeniti terminima “Magnipole” i “Magnitoelo”.

Za slučaj u kojem se primjenjuje magnetno polje, radi za odbojnost, « Centrifugalna sila» trudi se ne puštaj me unutra tijelo do ose rotacije. I u isto vrijeme odmaknite sam limiter od sebe (“magneto") koristeći " magnetsko polje"kao povezujuća karika. Ovdje je tačka primjene"Centrifugal Force" postaje " magneto».

Ukratko, možemo formulisati usloveneophodno za formiranje i postojanje"Centrifugal Force»:

Krivolinijska putanja tijela koje se kreće

Prisutnost graničnika koji ne dozvoljava tijelu da se kreće tangencijalno do trenutne točke putanje

Brzina kretanja duž putanje ne bi trebala biti nula

Tjelesna težina ne smije biti nula

Trenutni polumjer zakrivljenosti putanje ne smije biti nula

Centar mase tijela koje se kreće ne bi trebalo da se poklapa sa trenutnim centrom zakrivljenosti

Dakle, sa " Centrifugal Force" i sa " Petrova silom„Mi smo, dovraga, shvatili. “To je bol” jer još nekoliko pitanja o interakciji rotirajućeg tijela salimiter.

Sada je vrijeme da razmotrimo koncept"Centripetal Force».

Fizika objašnjava da "Centripetalna sila" je reakcija (limiter) za manifestaciju"Centrifugalne sile" Ova reaktivna sila je UVIJEK jednaka po modulu "Centrifugal Force"i ima suprotan smjer od njega (tj. usmjeren je prema trenutnom centru zakrivljenosti putanje).

Tačka aplikacije"Centripetal Force"postaje tačka KONTAKTA između rotirajućeg objekta i graničnika koji sprečava da se objekat udalji od ose svoje rotacije. Kontakt ne mora biti direktan. Kontakt može biti čak i udaljen (vidi gore).

Ali čemu će to biti jednako “Centripetalna sila» u situaciji kada rotirajući objekt NE dolazi u kontakt sa osom rotacije?

Situacija, uglavnom, nije tako fantastična.

Na primjer:

Duga igla za pletenje rotira oko vertikalne (da budemo precizni) ose u horizontalnoj (da budemo specifični) ravnini. Telo koje ima neograničeno mala trenje sa krakom. Zbog rotacije žbica, tijelo prirodno (mada bi bilo preciznije - “uslovno"), generira " Petrova Snaga" vektor " Petrova Snaga» uvijek je usmjeren duž rotirajućeg ligamenta tijela (kraka ili žljeb) sa osom njegove rotacije.

Oblik putanje tijela slobodno postavljenog na rotirajuću žbicu sigurno neće biti krug. Ovaj oblik je spirala koja se širi. Stoga se trenutni centar zakrivljenosti u bilo kojoj tački putanje sigurno NEĆE poklapati sa osom rotacije žbice. vektor "Petrova Snaga", koji izvire iz trenutnog centra zakrivljenosti, dogovorićemo se da nazovemo "Normalno Petrova silom" I uvijek možete izdvojiti iz vektora “Normalna Petrova snaga» komponenta usmjerena dužigle za pletenje , (ne duž linije koja povezuje tijelo sa trenutnim centrom zakrivljenosti). Takvu komponentu jednostavno ćemo nazvati "Petrova silom" Nosi tijelo duž žbice dalje od njegove ose rotacije. A budući da tijelo kroz žbicu ni na koji način ne dodiruje os svoje rotacije (trenje tereta sa žbicom može se učiniti gotovo nultim) i budući da takvo tijelo nema graničnik, također nema točke kontakt tela sa limiterom. Dakle, ne postoji limiter, što znači da nema razloga za formiranje „Centripetal Ovlasti».

Drugim riječima: "Petrova Snaga" radi, i " Centripetalna sila“u isto vrijeme NIJE formirana !

Praktična vrijednost spomenute šeme može izgledati sumnjiva, ali to ne mijenja suštinu problema. Osim toga, sama shema se još uvijek može praktično koristiti, na primjer, za punjenje tijela visokom kinetičkom energijom (kao što je "sling projektil").

Sada dolazi tradicionalnija opcija.

Rotirajuće tijelo je čvrsto povezano vučom s osom svoje rotacije. U ovoj verzijilimitersama vuča služi. Zbog toga "Centrifugalna Force„Vuča se proteže. I primjenjuje se posebno na šipku, vršeći pritisak kroz nju na oslonac osi rotacije.

Šta on radi u ovoj situaciji?Centripetal Force»?

U ovom slučaju "Centripetalna sila“Ovo je sila kojom os rotacije pokušava odgurnuti osu od potiska.

Jednostavno nema smisla u ovom pokušaju !

Za izračunavanje kontaktnih napona čvrstoće u vučnim i potpornim materijalima, poznavanje vrijednosti “Centrifugalna Ovlasti».

« Centripetalna sila"prvobitno se pretpostavljalo da je sila koja balansira"Centrifugal Force„Prema D'Alembertovom principu.

Ali samo u ovoj izvedbi ovaj problem nije riješen, jer je uređaj pod utjecajem neuravnotežen kvazi-spoljašnje snagu. po definiciji se ne može izbalansirati. Može se dovesti u statičko stanje samo silama trenja vanjskog (u odnosu na cijeli uređaj) okoline.

Ispostavilo se da su rasprave o “Centripetal Force„Ovde su jednostavno beskorisni ! Takvu besposlenost označavam kao "nategnuto ».

Ako sada posmatramo vanjski zid (ljusku) kao limiter, onda je upravo obavljena analiza jedan-na-jedan također primjenjiva ovdje.

Dakle, ispostavilo se da kada analiziramo BILO KOJI slučaj upotrebe za tijelo koje rotira oko vanjske ose, govorimo o “Centripetal Force„nema smisla. To jest, pokazalo se da je CSS nategnut.

I, ako je to tako, zašto se toga uopće sjećati? ?

Slika 5 ponavlja sliku 1, ali bez CSS.

Rice. 5

Na slici 6, ista transformacija je izvedena za sliku 4.

Rice. 6

Obje slike pokazuju da je uređaj doslovnonastoji leti u pravcu Centralne banke.

A činjenica da će se u sledećem trenutku promeniti pravac leta ništa ne menja. Uostalom, formiranje vučne sile u određenom smjeru je nezavisan zadatak !

Ovdje treba obratiti pažnju na činjenicu da, iako tijelo teži da odleti, pod utjecajem centrifugalne sile samo tijelo u principu ne može odletjeti. Čim tijelo savlada prepreku, sama centrifugalna sila nestaje. !

Drugim riječima, centrifugalna sila ne poštuje Newtonovu formulu

I to je istina ! Centralni nervni sistem se javlja samo u tom vremenskom periodu dok je tijelo naslonjeno na limiter i više se ne može kretati po radijusu rotacije. Dakle, ubrzanje"A » tokom ovog perioda jednaka je nuli. Prema Newtonovoj formuli, sila koja djeluje na tijelo mora biti nula ! Odnosno, kao da uopšte ne postoji. Ali tijelo ne zna za to (na primjer, voz) i sigurno iskoči iz šina prilikom skretanja.

Šta se dešava sa tijelom koje je savladalo limiter? Na kraju krajeva, negde leti ! A pošto leti, to znači da se na njega mora primijeniti neka sila !

Evo ga nema snage NIJE pričvršćen za tijelo koje se oslobodilo !

Telo leti pored imovineinercija!

BILJEŠKA

Ja sam protiv upotrebe nepismenog izraza "sila inercije" ! Pošto takva sila NE postoji i ne može postojati !

Konačno je vrijeme da razgovaramo o interakciji "Centrifugal Force" I limiter.

Ranije je spomenuto da centralni nervni sistem radi kao vanjska sila, iako je to samo kvazi vanjski.

Postoji želja da se pretpostavi da ako je neka sila kvazi-spoljna, onda ćemo je, razlažući je na vektorske komponente smještene u ravni rotacije, dobiti i kvazi-spoljašnje sile.

Ova pretpostavka nam omogućava da izračunamo vučnu komponentuq centrifugalni pogon (slika 7).

Rice. 7

Eksperimentalna ispitivanja su pokazala ispravnost postavljene pretpostavke. Možete čak i gledati video zapise za modele TsDP-47 i TsDP-50.

Možemo li očekivati ​​isti efekat kada se vektor centrifugalne sile razloži na komponente koje se nalaze u ravnini koja sadrži os rotacije? Hoće li se vertikalne komponente ponašati kaokvazi-spoljašnje snaga?

Na slici 8 prikazan je dijagram pogonskog uređaja sa graničnikom u obliku konične površine (ljubičaste boje).

Rice. 8

U ovoj izvedbi, konusna površina ima mogućnost slobodnog podizanja prema gore bez obzira na rotor (smeđa boja).

Kada se rotor rotira, utezi (plava boja) stvaraju centrifugalnu silu P, koja se oslanja na stožastu površinu i usmjerena, kako bi trebala biti, okomita na os rotacije. Vertikalna komponentaq Ova sila vrši pritisak na stožastu površinu i na taj način je mora podići prema gore.

Mislim da očekivani rezultat neće izazvati nedoumice u Readeru. Konusni poklopac bi zaista trebao odskočiti.

Međutim, nisam testirao ovaj efekat.

Dijagram na slici 9 razlikuje se samo po tome što se konusna površina sada ne može odvojiti od rotora.

Rice. 9

Ovo sugerira da bi se sada CIJELI pokretač trebao podići kada se rotor rotira, ako je vučna komponentaq zaista se ponaša kao vanjska sila. Na kraju krajeva, ponašanje moći R, kao kvazi-spoljašnje, nema sumnje.

Eksperiment sproveden sa takvom šemom NIJE potvrdio očekivanja. Vaga na kojoj je postavljena probna pogonska jedinica pokazala je apsolutnu nulu podizanja. !

Zaključak se nameće sam od sebe: kvazi-spoljni vektor centrifugalne sile i njene vektorske komponente su UVEK u ravni,okomito na os rotacije. Druge komponente vektora iz vektora centrifugalne sile NISU vanjske ili čak kvazi-spoljne po svojim svojstvima !

Drugim riječima: centrifugalna sila i njene vektorske komponente koje leže u ravni okomitoj na os rotacije su neuravnotežene (nisu kompenzirane), dok su vektorske komponente iste centrifugalne sile koje se ne poklapaju s ravninom okomitom na ravninu rotacije već neuravnotežene sile NE vrijede.