物体在圆周路径上的合力
- 对于一个圆周运动的物体,它将具有以下属性:
- 期
- 频率
- 角位移
- 角速度
- 这些性质可以从沿直线运动的物体的性质与圆的几何形状结合推断出来
直线运动
- 当一个物体沿直线匀速运动时,它的运动可以描述为:
- 物体以匀速运动,v
- 匀速意味着加速度为零,一个
- 牛顿第一定律说物体将继续以恒定的速度沿直线运动,除非受到另一个力的作用
- 牛顿第二定律加速度为零时,没有合力或合力
- 例如,一个冰球在平坦无摩擦的溜冰场上移动
圆周运动
- 如果一根绳子的一端系在冰球上,另一端系在一个固定点上,冰球就不再沿直线运动,而是开始作圆周运动
- 冰球的运动现在可以描述如下:
- 当冰球移动时,它会把绳子拉伸到一定长度r
- 拉伸的绳子对冰球施加一个力,拉动它,使它在半径范围内移动r围绕固定点
- 力与速度成90°,所以没有力在速度方向上的分量
- 结果,级速度是恒定的
- 然而,方向速度的变化
- 这意味着加速度存在于圆周运动中,所以必然有一个合力
- 当它开始做圆周运动时,弦的张力
- 继续以与线速度90°的角度拉动冰球
- 朝着圆的中心运动
- 是唯一作用在冰球上的力吗
- 因此,n等或整体的力量朝向圆的中心
- 所以,合力在冰球上的动作被称为向心力
向心力和加速度总是指向圆心
- 向心力是不一种独立的力量
- 根据情况,它可以是任何类型的力,使物体沿圆形路径运动
向心力的例子
考试技巧
术语向心力不应该与“离心力”相混淆,因为这是一种被认为是远离圆心的东西——这与在圆周运动中发生的事情相反
向心力
- 向心力,F,定义为:
为了使物体作匀速圆周运动,向圆心的合力是必需的。它总是指向身体转动的中心。
- 向心力可以用以下公式计算:
向心力总是垂直于运动方向
- 地点:
- F=向心力(N)
- v=线速度(m s-1)
- ⍵=角速度(rad s-1)
- r=轨道半径(m)
工作的例子
一个质量为8.0公斤的水桶装满水,并连接在一根0.5米长的绳子上。为了不让水溢出,桶在圆的顶部必须有多大的最小速度?
第一步:在桶的顶部画出力
第二步:计算向心力
-
- 桶的重量= mg
- 这等于向心力,因为它是指向圆心的
第三步:重新排列速度v
-
- 米两边消掉
步骤4:代入数值