Forța centrifugă fizică. Forța centrifugă: ce este și cum funcționează? Forța pusă la treabă

Într-un cadru de referință rotativ, observatorul experimentează o forță care îl îndepărtează de axa de rotație.

Probabil că ați experimentat senzații neplăcute când mașina în care conduceți ia o viraj bruscă. Părea că acum vei fi aruncat pe margine. Și dacă îți amintești legile mecanicii lui Newton, se dovedește că, din moment ce ai fost literalmente apăsat în ușă, înseamnă că o anumită forță acționa asupra ta. De obicei se numește „forță centrifugă”. Din cauza forței centrifuge, este atât de uluitor la viraje strânse, atunci când această forță te apasă pe partea laterală a mașinii. (Apropo, acest termen, care provine din cuvintele latine centrum(„centru”) și fugus(„alergare”), introdus în uz științific în 1689 de Isaac Newton.)

Pentru un observator din afară, însă, totul va apărea diferit. Când o mașină face o întoarcere, un observator va crede că pur și simplu continui să te miști în linie dreaptă, așa cum ar face orice corp care nu este afectat de nicio forță externă; iar mașina se abate de la o cale dreaptă. Un astfel de observator i se va părea că nu tu te apesi de ușa mașinii, ci, dimpotrivă, că ușa mașinii începe să te apese.

Cu toate acestea, nu există contradicții între aceste două puncte de vedere. În ambele sisteme de referință, evenimentele sunt descrise în același mod și aceleași ecuații sunt utilizate pentru această descriere. Singura diferență va fi interpretarea a ceea ce se întâmplă de către un observator extern și intern. În acest sens, forța centrifugă seamănă cu forța Coriolis ( cm. efectul Coriolis), care funcționează și în cadre de referință rotative.

Deoarece nu toți observatorii văd efectul acestei forțe, fizicienii numesc adesea forță centrifugă forță fictivă sau pseudo-forță. Cu toate acestea, cred că această interpretare poate induce în eroare. La urma urmei, forța care te apasă în mod sensibil pe ușa mașinii cu greu poate fi numită fictivă. Ideea este că, continuând să se miște prin inerție, corpul tău se străduiește să mențină o direcție dreaptă de mișcare, în timp ce mașina o evită și, din această cauză, pune presiune asupra ta.

Pentru a ilustra echivalența celor două descrieri ale forței centrifuge, să facem puțină matematică. Un corp care se mișcă cu o viteză constantă într-un cerc se mișcă cu accelerație deoarece își schimbă direcția tot timpul. Această accelerație este egală cu v 2 /r, Unde v- viteza și r- raza cercului. În consecință, un observator situat într-un cadru de referință care se mișcă într-un cerc va experimenta o forță centrifugă egală cu mv 2 /r.

Acum să rezumam ceea ce s-a spus: orice corp care se mișcă de-a lungul unei căi curbe - fie că este un pasager într-o mașină într-o curbă, o minge pe o sfoară pe care o învârți deasupra capului tău sau Pământul pe orbită în jurul Soarelui - experimentează o forță care este cauzată de presiunea ușii unei mașini, tensiunea unei frânghii sau atracția gravitațională a Soarelui. Să numim această forță F. Din punctul de vedere al cuiva care se află într-un cadru de referință rotativ, corpul nu se mișcă. Aceasta înseamnă că puterea interioară F echilibrat de forța centrifugă externă:

F = mv 2 /r

Totuși, din punctul de vedere al unui observator situat în afara cadrului de referință rotativ, corpul (tu, mingea, Pământul) se mișcă uniform sub influența unei forțe externe. Conform celei de-a doua legi a mecanicii a lui Newton, relația dintre forță și accelerație în acest caz este F = ma. Înlocuind formula accelerației pentru un corp care se mișcă într-un cerc în această ecuație, obținem:

F = ma = mv 2 /r

Dar în acest fel am obținut exact ecuația pentru un observator situat într-un cadru de referință rotativ. Aceasta înseamnă că ambii observatori ajung la rezultate identice în ceea ce privește magnitudinea forței care acționează, deși pornesc de la premise diferite.

Aceasta este o ilustrare foarte importantă a ceea ce este mecanica ca știință. Observatorii localizați în sisteme de referință diferite pot descrie fenomenele care apar în moduri complet diferite. Cu toate acestea, oricât de fundamentale ar fi diferențele de abordare pentru descrierea fenomenelor pe care le observă, ecuațiile care le descriu se vor dovedi a fi identice. Și acesta nu este altceva decât principiul invarianței legilor naturii, care stau la baza

Cel mai adesea, forțele inerțiale se manifestă static prin presiunea pe care un corp care dezvoltă o forță inerțială o exercită asupra altui corp responsabil de schimbarea stării de mișcare a primului corp. O sarcină accelerată în sus exercită o presiune suplimentară asupra platformei datorită forței de inerție (Fig. 23). Pentru un observator care trage o frânghie, se pare că sarcina „crește în greutate” cu cât este ridicată mai mult cu o accelerație mai mare.

Orez. 23. „Creșterea greutății” la ridicarea cu accelerație are loc datorită forței inerțiale dezvoltate de corp.

Când presiunea sau tensiunea de la orice corp forțează un corp în mișcare să se abată de la o cale rectilinie, spunem că corpul care se abate de la calea rectilinie dezvoltă o forță centrifugă de inerție, îndreptată opus forței centripete cu care corpurile care au cauzat curbura traiectoria apasă pe corpul în mișcare sau trage-l. Conform legii egalității de acțiune și reacție, aceste două forțe sunt întotdeauna aceleași numeric, prin urmare forța centrifugă este determinată de formula

sau, ce este la fel:

Forța centripetă este întotdeauna îndreptată spre centrul de curbură și se aplică corpului în mișcare; Forța centrifugă este egală cu forța centripetă ca mărime, dar este direcționată în direcția opusă, adică de la centrul de curbură spre convexitatea traiectoriei și se aplică corpurilor care provoacă curbura traiectoriei unui corp în mișcare.

O minge masivă suspendată pe un fir puternic o trage în repaus cu forța de gravitație a mingii, dar, fiind adusă în oscilație, o trage cu o forță mai mare decât gravitația sa, cu cantitatea de forță centrifugă de inerție pe care o dezvoltă :

O mașină care trece pe o platformă care se îndoaie ușor sub greutatea sa apasă pe punte cu o forță care depășește greutatea mașinii cu valoarea forței centrifuge de inerție. Prin urmare, celelalte lucruri fiind egale, presiunea mașinii pe podul concav va fi mai mare, cu atât viteza mașinii va fi mai mare. Pentru a evita acțiunea forțelor centrifuge, punțile sunt de obicei realizate oarecum convexe (Fig. 24). În acest caz, greutatea mașinilor care se deplasează rapid de-a lungul podului se manifestă parțial dinamic, conferindu-le o accelerație centripetă îndreptată în jos; prin urmare, presiunea asupra podului convex al mașinilor care trec rapid de-a lungul acestuia va fi mai mică decât greutatea lor.

La liniile curbe, roțile vagoanelor de tren sau tramvai exercită presiune orizontală asupra șinei exterioare datorită

Orez. 24 Conducând de-a lungul unui pod convex, o mașină apasă pe spălătorie cu o forță mai mică decât greutatea sa

forța centrifugă de inerție dezvoltată de mașină. Pentru a preveni răsturnarea vagonului, presiunea rezultată creată de greutatea vagonului și forța centrifugă trebuie direcționată între șine perpendicular pe suprafața șinei; Pentru a face acest lucru, pe curbe, șina exterioară este așezată puțin mai sus decât cea interioară (Fig. 25).

Orez. 25. În curbe, șina exterioară este așezată mai sus decât cea interioară,

Din motive similare, un patinator de viteză, când descrie un cerc, își înclină corpul spre centrul cercului (Fig. 26). Să remarcăm din nou că în fig. 25 și 26, așa cum se obișnuiește în general în acest curs, săgețile ondulate prezintă manifestări statice ale forțelor (în primul caz, forțele aplicate șinei, în al doilea, gheții). În fig. 26, în plus, arată cum reacția suportului și greutatea patinatorului asigură o forță centripetă totală, care este aplicată centrului de inerție al patinatorului și se manifestă dinamic în accelerație centripetă atunci când patinatorul se mișcă de-a lungul unui arc circular. . Exact aceeași construcție ar putea fi adăugată la Fig. 25. Accelerația centripetă, care asigură deplasarea vagonului de-a lungul căii curbe, cu ridicarea corectă a șinei exterioare (ca în cazul prezentat în fig. 26), este creată datorită sumei geometrice a reacției șinele și greutatea mașinii. Înclinarea pânzei, deși nu elimină componenta orizontală a presiunii roților pe șine, ci reduce (la unghiul corect de înclinare - la zero) presiunea laterală a anvelopelor, paralel cu planul dormitoare. Dacă șina exterioară nu ar fi ridicată și, astfel, la curbe vagonul s-ar deplasa strict vertical, atunci, pe lângă tendința de răsturnare, s-ar dezvolta forțe mari, deplasând fixarea șinelor de traverse; în acest caz, forța centripetă pe curbele șinei ar fi creată din cauza forțelor indicate care tind să rupă șina exterioară, în timp ce cu înclinarea corectă a căii nu există forțe de deplasare în planul șinei, deoarece presiunea rezultată asupra șinelor este perpendiculară pe acest plan,

În cazuri precum cel prezentat în fig. 26, forța centripetă se aplică centrului de greutate al corpului în mișcare, iar punctele de aplicare a forței centrifuge sunt determinate de condițiile geometrice de contact ale corpului în mișcare cu corpul căruia i se aplică forța centrifugă și a căror opoziție asigură curbura traiectoriei; deci acestea

Deși forțele numeric egale sunt direcționate, precum acțiunea și reacția, antiparalele, ele nu sunt într-o singură linie dreaptă.

Substanța unui corp solid rotativ este într-o stare tensionată, deoarece fiecare particulă a corpului rotativ dezvoltă o forță centrifugă de inerție aplicată particulelor adiacente ale corpului, împiedicând particulele în cauză să se îndepărteze de axa de rotație. Forțele inerțiale, îndreptate radial din centru, tind să rupă straturile exterioare de materie de cele interioare.

Orez. 26 Descriind un arc circular, patinatorul își înclină corpul astfel încât reacția gheții să treacă prin centrul de greutate al corpului, apoi reacția rezultantă R și greutatea dă forța centripetă.

Dacă rezistența substanței este insuficientă, atunci la viteze mari de rotație forțele centrifuge de inerție distrug corpul, rupându-l. Pentru a evita astfel de accidente, toate piesele care se rotesc rapid ale mașinilor (rotoare) și volantele de mare viteză sunt fabricate din cele mai durabile metale (de obicei oțel).

Mărimea forțelor de inerție centrifuge în părțile rotative ale mașinilor poate fi apreciată din următorul exemplu. Rotorul unuia dintre girobussole, cu un diametru de 12 cm și o greutate de 2,5 kg, face 20.000 rpm. Forța centrifugă dezvoltată pe marginea sa de orice masă este de 25 de mii de ori mai mare decât greutatea acestei mase.

Forțele inerțiale au adesea un efect distructiv asupra părților individuale ale mașinilor. Când roata este montată pe o axă astfel încât întreaga sa masă să fie distribuită simetric față de axa de rotație, atunci forțele centrifuge de inerție dezvoltate de particulele individuale ale roții sunt echilibrate pe axa de rotație și afectează doar tensiunea elastică. a substanței roții. La viteze foarte mari, această tensiune poate provoca ruperea roții. Dar dacă masa roții este distribuită asimetric în raport cu axa de rotație, atunci chiar și la viteze relativ mici forțele centrifuge de inerție, care în acest caz nu sunt echilibrate pe axă, pot duce la ruperea axei.

Pe roțile unei locomotive cu abur, distribuția asimetrică a forțelor de inerție poate crea o presiune unilaterală pe ax de câteva tone; în acest sens, atunci când o astfel de roată se rotește, presiunea roții pe șină fie crește (când forțele centrifuge dezechilibrate rezultate sunt îndreptate în jos), fie scade (când este îndreptată în sus) - șina este, așa cum ar fi, sub influența loviturilor de la un ciocan greu.

La proiectarea oricărei mașini noi, se efectuează un calcul detaliat al forțelor de inerție care pot apărea în ea în diferite condiții de funcționare. Manifestarea forțelor inerțiale dezechilibrate trebuie combătută prin distribuția precisă a maselor și coordonarea mișcărilor părților individuale ale mașinii.

Dar forțele inerțiale, în special forțele centrifuge, au și o aplicație pozitivă în tehnologie, care este foarte extinsă și variată (funcționarea ciocanelor, mașinilor centrifuge, centrifugelor etc.).

Rețineți că termenul „forță centrifugă” nu este pe deplin adecvat; duce la o neînțelegere a acestei forțe. Termenul „forță centrifugă” încurajează să ne gândim la mișcarea din centrul de rotație de-a lungul unei raze. Deși forța centrifugă acționează radial din centru, ea nu provoacă și nu poate provoca nicio mișcare în această direcție deoarece se aplică legăturilor. Dacă legăturile care țineau corpul la o distanță constantă de centru sunt îndepărtate brusc (de exemplu, frânghia de care este legată piatra pe care o rotim într-un cerc se rupe), atunci corpul care se mișcă în cerc se va îndepărta de centrul cercului, desigur, nu de-a lungul razei, ci de-a lungul tangentei la cerc, deoarece prin inerție va păstra direcția vitezei pe care o avea în momentul în care s-au rupt legăturile.

Îmbunătățit: 21.05.15

Discuții pe tema „Forța centrifugă”

Adnotare.Sunt oferite interpretările mele personale ale termenului comun „Forță centrifugă”.

Dacă te uiți pe Internet cu termenul de căutare „forță centrifugă”, Rețeaua va oferi multe link-uri diferite, fiecare dintre acestea fiind dedicată unei manifestări specifice a Naturii care se încadrează sub termenul „forță centrifugă”. Sunt multe link-uri. Dar mulți dintre ei, în opinia mea, pur și simplu confundă problema, încercând să descrie pseudoștiințific esența fenomenului. Prin urmare, pentru a obține un rezumat util, trebuie să reconsiderați o grămadă de explicații. Inclusiv cele evident absurde.

În publicațiile unor autori (inclusiv autori foarte respectați), din cauza incertitudinii existente în înțelegerea termenului „forta centrifuga„Există, ca să spunem ușor, fraze care nu sunt complet logice.

De exemplu, " Forța centrifugă inerţie " Termenul de mai sus este în esență la fel de lipsit de sens ca și expresia: „Tandrețe insensibilă».

Eu cred că ORICE putere esteAcest proces , timp în care energia este transferată de la „Sursă” la „Receptor” (articolul meu „Inerție”).

Puterea se naște din energie, emisă în mod necesar de ceva (sau de Cineva).

Și ce (sau Cine?) emite apoi energie, care este desemnată prin termenul „Forța centrifugă»?

Figura 1 prezintă diagrama tradițională folosită atunci când ne gândim la „Forța centrifugă».

Orez. 1

Pe la un moment dat DESPRE 1 la distanta de plecareR un corp legat rigid la această distanță (într-un fel) se rotește T .

Se crede (în mod tradițional) că totul este deja clar: vectorul LCR înseamnă Forță centrifugă; vector CSS – Forța centripetă. Traiectoria corpului este un cerc (culoare roșie). Se crede că nu sunt necesare alte explicații.

Din unele referințe puteți afla că apariția CBS este o consecință a manifestării „Legea inerției" Și din acest motiv, se dovedește, "Forța centrifugă„(CBS) poate fi numit în siguranță”Forța centrifugăInerţie » !

Am descris deja în articolele melegafă afirmatii similare. Cred că nu este nevoie să ne întoarcem aici.

Unele dintre surse indică faptul că Banca Centrală, ca forță independentă, nu există deloc. Că termenul „Forță centrifugă” se referă la fenomenul în care un corp care se mișcă de-a lungul unei căi curbe pune presiune asupra unui limitator care nu îi permite (corpului) să se miște în linie dreaptă.

În figura 1, un astfel de limitator poate fi, de exemplu, un fir (tracțiune, cablu, frânghie, tijă, stâlp gravitațional, stâlp magnetic). De exemplu, un ghidaj poate servi, să zicem, sub forma unei șine sau a unei caneluri (arc roșu). Apoi, atât presiunea exercitată asupra limitatorului de către corpul rotativ, cât și forța de întindere a firului (tijă, cablu, funie, tijă) pot fi considerate „Centrifugal Prin forţă».

Din definiția de mai sus „Forța centrifugă„Trebuie să concluzionăm că, în absența unui „Receptor” de forță (în cazul nostru, acesta este un limitator), existența CBS în sine nu este posibilă. ! Pentru că corpul rotativ nu are pe ce să apese. Prin urmare, poate zbura liber și zbura departe de axa de rotație (de exemplu, corpul este montat pe un ac de tricotat rotativ lung sau plasat într-un jgheab rotativ lung).

O astfel de spiță sau o astfel de canelură nu este greu de imaginat. Puteți crea condiții când corpul se mișcă de-a lungul spiței (de-a lungul canelurii), practic fără frecare.

Absolut nimeni nu se va îndoi de faptul că, cu o astfel de rotație, corpul se va îndepărta în mod sigur de axa de rotație.

Dar, din cauza lipsei unui limitator,ar trebui banca centrală însăși este absentă !

Atunci ce face ca sarcina să se îndepărteze?

Dar întrebarea rămâne: „De unde, până la urmă, vine sistemul nervos central în acele situații în care are loc (adică, există un limitator)? Și ce face ca un corp, montat lejer pe un ac de tricotat, să se îndepărteze de axa de rotație dacă nu există sistem nervos central (adică nu există limitator)?”

În general, apar îndoieli involuntar cu privire la legitimitatea recunoașterii „Presiunii asupra limitatorului” ca analog al sistemului nervos central. Mai mult, în această interpretare ar trebui să numim „Receptorul” de energie un limitator. Dar care este „Sursa” energiei rămâne neclară.

Foarte interesant!

Dar, dacă „corpul rotativ” nu depășește nicio frecare atunci când este în contact cu limitatorul (de exemplu, corpul cu împingerea este un singur întreg, iar frecarea în axa de rotație este neglijabilă), atunci presiunea corp pe limitator se realizează fără pierderi de energie dobândită de acesta pentru rotația sa.

Se pare că se creează presiune pe limitator, dar NU se cheltuiește energie pe el !

Dacă se creează presiune, aceasta poate fi transformată în muncă ! Și din nou, energia dobândită de corp pentru rotația sa nu va fi cheltuită pentru această muncă !

Cu toate acestea, toate acestea sunt cu siguranță interesante. Dar întrebarea rămâne fără răspuns: „Ce este”Centrifugal Rezistenţă— Și de unde vine?

Figura 2 prezintă modelul de mișcare a corpului T , rotindu-se în jurul unui punct DESPRE 1 (același corp care este prezent în Figura 1).

Orez. 2

Pentru valorile dateω Şi Rviteza tangentiala a unui corp T va dobândi valoarea indicată de vectorV. Și dacă la punct T rezistența „limitatorului” se rupe (arcul roșu gros se rupe), apoi corpul își continuă mișcarea nu de-a lungul unui arc, ci în linie dreaptă în direcția vectoruluiV.

În timpul necesar corpului pentru a trece de sectorul unghiularα , în viteză Vcorpul va acoperi distanțaL(dacă nimic nu împiedică acest lucru).

Pentru observatorul care se găsește pe frânghie DESPRE 1 Tiar împreună cu acesta rotindu-se în jurul unei axe DESPRE 1 , s-ar părea că corpul s-a îndepărtat la distanțăS.

Este posibil ca după un astfel de eveniment Observatorul să creadă bine în Duhul Rău. A văzut că NU a fost aplicat pe corp nici unul rezistenţă. Dar corpul, totuși, s-a mișcat !

În acest caz particular, Observatorul s-a dovedit a fi un fizician competent. A înțeles că pentru a mișca corpul spre el necesar atașați unele vigoare . Și dacă în realitate o astfel de forță nu există, atunci este necesarăveni cu inexistent fizic forță în loc de un fel de „spirit rău”.

Poate aici este îngropat câinele?

Pe un corp montat lejer pe un ac de tricotat care se rotește în jurul unei axe perpendiculare pe acesta, NU VALABIL NU FORȚĂ care tinde să scoată un corp de pe axa de rotație (?).

Figura 3 prezintă o analogie aproximativă a situației în discuție.

Orez. 3

Un anumit corp (culoare verde) se poate mișca doar de-a lungul unei traiectorii liniare (culoare roșie). Mișcarea se realizează cu ajutorul unui tobogan rotativ.

După ce a întors culise într-un anumit unghi, a luat poziția marcată cu albastru. În acest caz, distanța corpului față de axa de rotație a crescut cu cantitatea S.

Este puțin probabil ca vreunul dintre Cititori să spună că aici corpul se îndepărtează de axa de rotație a culisei din cauza impactului asupra lui "Forța centrifugă».

Dar, deoarece corpul rotativ, în ciuda acestui fapt, se îndepărtează încă de axa de rotație, în loc de explicații lungi despre motivele unei astfel de îndepărtari, este mai ușor (cel puțin preliminar) să se introducăcondiţional o forță care coincide în vectorul său cu linia care leagă centrul de masă al corpului cu axa de rotație și îi dă un nume (modest) „Petrova Rezistenţă » !

Direcția " Forța Petrova» ÎNTOTDEAUNA – din axa (instantanee) de rotație a corpului.

NOTA

În Figura 3, puteți crea o situație în care distanța de la corp la axă scade.

Trebuie doar să vă amintiți că aceasta este doar o analogie aproximativă.

În conformitate cu această definiție, rezultă că „Forța Petrova„NU este în nici un fel legat de notoriu”legea inerției" Un corp care se rotește în jurul unei axe exterioare lui însuși tinde într-adevăr să-și mențină starea instantanee (în acest caz, direcția tangențială a mișcării). Dar acest lucru se întâmplă NU din cauza notoriei „legi a inerției”, ciDe proprietate TOATE obiectele Universului. Atât material, cât și imaterial.

„Receptor” de energie pentru „Forța Petrova„este corpul însuși care se îndepărtează de axa de rotație. „Sursa” de energie sunt toate Universurile.

Orice obstacol (limitator) pe traseul unui corp care se îndepărtează de axa de rotație (?) generează IMMEDIAT tradiționalul „Centrifugal Rezistenţă" Si din moment ce " Centrifugal Rezistenţă" apare din "Petrova Puterile", în măsura în care se dovedește a fi dezechilibrat de orice"Prin forțe Repulsuri " În raport cu întregul dispozitiv, pare să fieextern (cvasi-extern). Aceasta înseamnă că „Forța centrifugă", așa cum se cuvine unei forțe cvasi-externe, provoacă mișcare în mediul extern, cum ar fi "Limitator", și așa mai departe restul masa asociată acestuia.

Acum este util să luăm în considerare și alte aspecte legate de „Centrifugal Prin forţă»:

Mai sus, în text, termenul „de pe axa de rotație” este însoțit de un semn de întrebare (?). Acest lucru NU a fost făcut întâmplător.

În fizică, desigur, se indică faptul că vectorul forței centrifuge trece prin „axa de rotatie» corpuri.

Din punctul meu de vedere, aceasta este o concepție greșită clară. Această concepție greșită a apărut din cauza faptului că, în mod implicit, traiectoria unui corp în rotație în fizică este presupusă a fi CIRCULARĂ. Dar numai cu această formă a traiectoriei centrul de curbură instantaneu și axa de rotație vor coincide.

Da, singura problemă este că traiectoria curbilinie a unui corp în rotație NU este NEPARAT un cerc ! De exemplu, un corp montat pe o spiță lungă rotativă NU se mișcă într-un cerc, ci într-o SPIRALĂ care se desfășoară ! Și în această situație, centrul de curbură instantaneu și axa reală de rotație a spiței sunt cu siguranță NU MECI ! Și corpurile cerești nu se mișcă în spațiu pe traiectorii circulare. !

Una dintre opțiunile posibile pentru situația în discuție este ilustrată în Figura 4.

De exemplu, corpul T se rotește în jurul centrului DESPRE 1 , iar traiectoria corpului este, să zicem, o elipsă (linie roșie).

Este clar că centrul de curbură instantaneu DESPRE 2 a unei anumite secțiuni a unei traiectorii în formă de elipsă nu coincide întotdeauna cu centrul de rotație (de obicei, deși nu neapărat, acesta este punctul central al elipsei).

Orez. 4

În acest sens, întrebarea este: „Deci cu ce se intersectează vectorul forță centrifugă? Axa de rotație sau centrul de curbură instantaneu?

Mie personal mi se pare că NU este axa de rotație, ci CENTRUL instantaneu de curbură.

Tocmai din această cauză trebuie introduși noi termeni:

– forta centrifuga normala

– forță centrifugă radială

– forta centripeta normala

– forța centripetă radială

– accelerație centrifugă normală

– accelerația centrifugă radială

– accelerație centripetă normală

– accelerația centripetă radială

– tangențială normală (vector)

– radial-tangențial (vector)

Este clar că punctul de aplicare"Centrifugal Puterile» este punctul de contact al corpului rotativ culimitator. Și ea însăși Forța centrifugă» se odihnește V limitator sau se întinde acesta (în funcție de tiplimitator).

Impact" Forța centrifugă» pe limitatornu trebuie neapărat efectuat prin metoda de contact, deoarece în rollimitatornu trebuie neapărat să fie un obiect material. Acest rol poate fi îndeplinit cu succes de câmpul gravitațional („Gravipol"). De asemenea, puteți utiliza un câmp magnetic în acest scop (“Magnipol»).

În cazul gravitaţieilimitator « Forța centrifugă» se străduieşte depășit forţa gravitaţiei şifura » corpul din traiectoria lui, și în același timp trage corpul gravitațional împreună cu el, folosind câmpul gravitațional ca conector. În acest caz, punctul de aplicare "Forța centrifugă" se dovedește a fi centrul de masă al obiectului gravitator (corpuri gravitaționale), care s-a dovedit a fi centrul de rotație.

În cazul unui câmp magnetic (Magnipol), lucrează spre atracție, situația este aceeași ca și în cazul câmpului gravitațional. Doar termenii „Gravipole” și „Gravitelo” vor trebui înlocuiți cu termenii „Magnipole” și „Magnitoelo”.

Pentru cazul în care se aplică un câmp magnetic, funcționează pentru repulsie, « Forța centrifugă» se străduieşte nu mă lăsa să intru corpul față de axa de rotație. Și, în același timp, mutați limitatorul însuși departe de dvs. ("magneto") folosind " câmp magnetic„ca o legătură de legătură. Aici este punctul de aplicare"Forța centrifugă"devine" magneto».

Pe scurt, putem formula condițiilenecesar pentru formare și existență"Forța centrifugă»:

Traiectoria curbilinie a unui corp în mișcare

Prezența unui limitator care nu permite corpului să se deplaseze tangențial la punctul instantaneu al traiectoriei

Viteza de mișcare de-a lungul traiectoriei nu trebuie să fie zero

Greutatea corporală nu trebuie să fie zero

Raza de curbură instantanee a traiectoriei nu trebuie să fie zero

Centrul de masă al unui corp în mișcare nu trebuie să coincidă cu centrul de curbură instantaneu

Deci, cu " Forța centrifugă" si cu " Petrova prin forță„Noi, la naiba, ne-am dat seama. „Este o durere” pentru că mai multe întrebări despre interacțiunea unui corp în rotație culimitator.

Acum este timpul să luăm în considerare conceptul "Centripetă Rezistenţă».

Fizica explică că „Forța centripetă" este reacția (limitator) pentru manifestare "Forțe centrifuge" Această forță reactivă este ÎNTOTDEAUNA egală ca mărime cu "Forța centrifugă„și are direcția opusă acesteia (adică îndreptată către centrul instantaneu de curbură al traiectoriei).

Punct de aplicare "Forța centripetă„devine punctul de CONTACT între obiectul care se rotește și limitatorul care împiedică obiectul să se îndepărteze de axa de rotație. Contactul nu trebuie să fie direct. Contactul poate fi chiar la distanță (vezi mai sus).

Dar cu ce va fi egal cu „Forța centripetă» într-o situație în care un obiect în rotație NU vine în contact cu axa de rotație?

Situația, în general, nu este atât de fantastică.

De exemplu:

Un ac de tricotat lung se rotește în jurul unei axe verticale (ca să fie specific) într-un plan orizontal (ca să fie specific). Un corp având nelimitat mic frecarea cu spița. Datorită rotației spițelor, corpul în mod natural (deși ar fi mai precis - „conditionat"), generează " Forța Petrova" Vector " Forța Petrova» este întotdeauna îndreptată de-a lungul ligamentului rotativ al corpului (spre sau șanț) cu axa de rotație a acestuia.

Forma traiectoriei unui corp montat liber pe o spiță rotativă nu va fi cu siguranță un cerc. Această formă este o spirală în expansiune. Prin urmare, centrul de curbură instantaneu în orice punct al traiectoriei cu siguranță NU va coincide cu axa de rotație a spiței. Vector "Forța Petrova", emanând din centrul de curbură instantaneu, vom fi de acord să numim "Normal Petrova prin forță" Și puteți extrage oricând din vectorul „Putere Petrov normală» componentă direcționată de-a lungulace de tricotat , (nu de-a lungul liniei care leagă corpul cu centrul de curbură instantaneu). Vom numi pur și simplu o astfel de componentă „Petrova prin forță" Poartă corpul de-a lungul spiței departe de axa sa de rotație. Și întrucât corpul prin spiță nu contactează în niciun fel axa de rotație a acesteia (frecarea sarcinii cu spița poate fi aproape zero) și întrucât un astfel de corp nu are limitator, nu există nici un punct de contactul corpului cu limitatorul. Prin urmare, nu există un limitator, ceea ce înseamnă că nu există motive pentru formarea "Centripetă Puterile».

Cu alte cuvinte: „Forța Petrova"funcționează și" Forța centripetă„în același timp NU s-a format !

Valoarea practică a schemei menționate poate părea dubioasă, dar acest lucru nu schimbă esența problemei. În plus, schema în sine poate fi încă folosită practic, de exemplu, pentru a încărca corpul cu energie cinetică mare (cum ar fi un „proiectil cu praștie”).

Acum vine varianta mai tradițională.

Corpul rotativ este legat rigid prin tracțiune de axa de rotație. În această versiunelimitatortracțiunea în sine servește. De aceea "Centrifugal Rezistenţă„Este tracțiunea care se întinde. Și se aplică în mod specific tijei, exercitând presiune prin aceasta pe suportul axei de rotație.

Ce face in aceasta situatie?Centripetă Rezistenţă»?

În acest caz "Forța centripetă„Aceasta este forța cu care axa de rotație încearcă să împingă axa departe de împingere.

Pur și simplu nu are rost în această încercare !

Pentru a calcula tensiunile de contact de rezistență în materialele de tracțiune și suport, cunoașterea valorii „Centrifugal Puterile».

« Forța centripetă„S-a presupus inițial a fi o forță de echilibrare”Forța centrifugă„Conform principiului lui D'Alembert.

Dar numai în acest exemplu de realizare această problemă nu este rezolvată, deoarece dispozitivul este sub influență dezechilibrat cvasi-externă rezistenţă. prin definiție nu poate fi echilibrată. Poate fi adus într-o stare statică numai de forțele de frecare ale mediului extern (față de întregul dispozitiv).

Se pare că discuțiile despre „Forța centripetă„Sunt pur și simplu inutile aici ! Eu desemnez o astfel de discuție inactivă"exagerat ».

Dacă luăm acum în considerare peretele exterior (înveliș) ca un limitator, atunci analiza unu-la-unu tocmai efectuată este de asemenea aplicabilă aici.

Deci, s-a dovedit că atunci când analizați ORICE caz de utilizare pentru un corp care se rotește în jurul unei axe exterioare lui însuși, vorbiți despre „Forța centripetă„nu au sens. Adică, CSS-ul se dovedește a fi exagerat.

Și, dacă este așa, atunci de ce să-ți amintești deloc despre asta? ?

Figura 5 repetă Figura 1, dar fără CSS.

Orez. 5

În Figura 6, aceeași transformare este efectuată pentru Figura 4.

Orez. 6

Ambele imagini arată că dispozitivul este la propriuse straduieste zboară în direcția Băncii Centrale.

Iar faptul că în următorul moment direcția de zbor se va schimba nu schimbă nimic. La urma urmei, formarea forței de tracțiune într-o anumită direcție este o sarcină independentă !

Aici ar trebui să acordați atenție faptului că, deși corpul tinde să zboare, sub influența forței centrifuge, corpul în sine nu poate zbura în principiu. Imediat ce corpul depășește obstacolul, forța centrifugă însăși dispare. !

Cu alte cuvinte, forța centrifugă nu se supune formulei lui Newton

Și este adevărat ! Sistemul nervos central apare doar pentru acea perioadă de timp în care corpul s-a sprijinit de limitator și nu se mai poate mișca de-a lungul razei de rotație. Prin urmare, accelerația"O » în această perioadă este egal cu zero. Conform formulei lui Newton, forța care acționează asupra corpului trebuie să fie zero ! Adică parcă nu ar exista deloc. Dar corpul nu știe despre acest lucru (de exemplu, un tren) și deraiează în siguranță atunci când se întoarce.

Ce se întâmplă cu un corp care a depășit limitatorul? La urma urmei, zboară undeva ! Și din moment ce zboară, înseamnă că trebuie să i se aplice un fel de forță !

Deci aici este nicio putere NU atasat de corpul care s-a eliberat !

Corpul zboară prin proprietateinerţie!

NOTA

Sunt împotriva folosirii termenului analfabet „forță de inerție” ! Întrucât o astfel de forță NU există și nu poate exista !

În sfârșit, este timpul să discutăm despre interacțiune”Forța centrifugă„Și limitator.

S-a menționat mai devreme că sistemul nervos central funcționează ca o forță externă, deși este doar cvasi extern.

Există dorința de a presupune că, dacă o anumită forță este cvasi-externă, atunci descompunând-o în componente vectoriale situate în planul de rotație, vom obține și forțe cvasi-externe.

Această ipoteză este cea care ne permite să calculăm componenta de tracțiuneq propulsie centrifugă (Figura 7).

Orez. 7

Testele experimentale au arătat corectitudinea ipotezei făcute. Puteți chiar viziona videoclipuri pentru modelele TsDP-47 și TsDP-50.

Ne putem aștepta la același efect atunci când vectorul forță centrifugă este descompus în componente situate într-un plan care conține axa de rotație? Componentele verticale se vor comporta cacvasi-externă rezistenţă?

Figura 8 prezintă o diagramă a unui dispozitiv de propulsie cu un limitator sub forma unei suprafețe conice (culoare violet).

Orez. 8

În acest exemplu de realizare, suprafața conică are capacitatea de a se ridica liber în sus, indiferent de rotor (culoare maro).

Când rotorul se rotește, greutățile (culoarea albastră) generează o forță centrifugă P, sprijinită pe suprafața conică și îndreptată, așa cum trebuie, perpendicular pe axa de rotație. Componentă verticalăq Această forță exercită presiune asupra suprafeței conice și, prin urmare, trebuie să o ridice în sus.

Cred că rezultatul așteptat nu va provoca îndoieli în Cititor. Capacul conic ar trebui să sară cu adevărat în sus.

Cu toate acestea, nu am testat acest efect.

Diagrama din figura 9 diferă doar prin aceea că acum suprafața conică nu se poate desprinde de pe rotor.

Orez. 9

Acest lucru sugerează că acum TOTUL motor ar trebui să se ridice atunci când rotorul se rotește, dacă componenta de tracțiuneq se comportă într-adevăr ca o forță externă. La urma urmei, comportamentul puterii R, ca cvasi-extern, nu există nicio îndoială.

Un experiment realizat cu o astfel de schemă NU a confirmat așteptările. Cântarele pe care a fost amplasată unitatea de propulsie de testare au arătat o ridicare zero absolută. !

Concluzia sugerează de la sine: vectorul cvasi-extern al forței centrifuge și componentele sale vectoriale sunt ÎNTOTDEAUNA în plan,perpendicular faţă de axa de rotaţie. Alte componente vectoriale din vectorul forței centrifuge NU sunt externe sau chiar cvasi-externe în proprietățile lor !

Cu alte cuvinte: forța centrifugă și componentele ei vectoriale situate într-un plan perpendicular pe axa de rotație sunt dezechilibrate (necompensate), în timp ce componentele vectoriale ale aceleiași forțe centrifuge care nu coincid cu planul perpendicular pe planul de rotație sunt forțele deja dezechilibrate NU se aplică.