Mis On Tsentrifugaal- Ja Tsentrifuugivad Jõud?

{h1}

Need kaks tihedalt seotud jõudu kirjeldavad ümmargust liikumist, kuid tähendused on sageli segamini aetud.

Tsentrifugaaljõud on meie igapäevases elus üldlevinud. Me kogeme seda, kui me ümardame auto nurka või kui lennukipank suundub omakorda. Näeme seda pesumasina pöörlemistsüklis või kui lapsed sõidavad pealetrükis. Ühel päeval võib see isegi pakkuda kosmoselaevadele ja kosmosejaamadele kunstlikku raskusjõudu.

Mõned inimesed segavad tsentrifugaaljõudu oma vastandiga, tsentraalsed jõud, sest nad on nii tihedalt seotud. Võib öelda, et nad on sama mündi kaks külge. Tsentraatiline jõud on määratletud kui "jõu osa, mis mõjutab keha kõverjoonelises liikumises, mis on suunatud kõveriku või pöörlemistelje suunas", samas kui tsentrifugaaljõud määratletakse järgmiselt: "nägemisjõud, mis on võrdväärne ja tsentripetalliga vastassuunas jõudma, tõmmates pöörlevat keha eemal pöörlemiskeskusest, mis on põhjustatud keha inertsist, "American Heritage Dictionary'i sõnul.

Pidage meeles, et kui tsentrifuugimissurve on tegelik jõud, siis tsentrifugaaljõud määratletakse kui ilmne jõudu. Teisisõnu, stringi massi keeramisel tõmbab keermega massi sissepoole suunatud suunda, samas kui mass ilmub rakendama stringi välist jõudu.

"Tsentrifuugaadi ja tsentrifugaaljõu erinevus on seotud erinevate" referentsraamidega ", see tähendab erinevate vaatenurkade abil, mille kaudu te midagi mõõdad," ütles Washingtoni Ülikooli uurimisfüüsik Andrew A. Ganse. Kui jälgite väljapoole pööratavat süsteemi, näete sissepoole suunatud suunda, mis mõjutab pöörleva keha piiramist ringikujuliseks teele. Kuid kui te olete osa pöörlevast süsteemist, siis ilmub teile selge tsentrifugaaljõud, mis surub teid ringi keskelt eemale, kuigi see, mida te tegelikult tunnete, on sisemine keskpiirkondlik jõud, mis hoiab teid otseses mõttes maha puutuja.

Seda ilmset välist jõudu kirjeldavad Newtoni seadused. Newtoni esimeses seaduses on öeldud, et "puhke keha jääb rahulikuks ja kehas liikuma hakkab liikuma, välja arvatud juhul, kui välisjõud hakkab tegutsema." Kui massiivne keha liigub läbi ruumi sirgjoonel, põhjustab selle inerts selle sirgjooneliselt liikumise, välja arvatud juhul, kui välisjõud põhjustab selle kiirendamise, aeglustumise või suuna muutmise. Selleks, et järgida ringikujulist rada ilma kiirust muutmata, tuleb pidevalt suunata tsentraalset jõudu, mis tuleb pidevalt liikuda õige nurga all. Raadius r sellest ringist on võrdne massiga m korda kiiruse ruut v jagatud tsentritevahelise jõuga F, või r = mv2/F. Jõudu saab arvutada, lihtsalt võrrandit ümber paigutades, F= mv2/r.

Tsentrifuugimõju on objekti sissepoole suunatud pull. Tsentrifugaaljõud on vastupidine; tundub, et see tõmbab objekte keskelt või pöörlemisteljest eemale.

Tsentrifuugimõju on objekti sissepoole suunatud pull. Tsentrifugaaljõud on vastupidine; tundub, et see tõmbab objekte keskelt või pöörlemisteljest eemale.

Krediit: Fouad A. Saad Shutterstock

Seal on palju rakendusi, mis kasutavad tsentraalset jõudu. Üks on simuleerida astronauditreeningu kosmoselaja kiirendamist. Kui raketi esmakordselt käivitatakse, on see nii koormatud kütusena ja oksüdeerijana, et see võib vaevu liikuda. Kuid kui see tõuseb, põleb see kütust tohutult, pidevalt massi kaotades. Newtoni teine ​​seadus sätestab, et jõud võrdub massikordsete kiirendustega, või F = ma.

Enamikus olukordades jääb mass püsima. Kuid raketi mass muutub oluliselt, samal ajal kui jõud, antud juhul raketimootorite tõukejõud, jääb peaaegu muutumatuks. See põhjustab võimendite faasi kiirenduse kiirenemist mitmel korral tavalise raskusjõu korral. NASA kasutab astronaudide testimiseks suuri tsentrifuugisid ja valmistab need ette äärmiselt kiirenduseks. Selles taotluses annab tsentrilise rõhu jõu istme seljatoe astronaudi sissepoole surudes.

Teine tsentrifuugimõju rakendus on laboris tsentrifuug, mida kasutatakse vedeliku suspendeeritud osakeste sadestumise kiirendamiseks. Üks selle tehnoloogia ühine kasutamine on vereproovide fraktsioonimisel. Rice'i ülikooli Experimental Biosciences veebisaidi andmetel "Vere ainulaadne struktuur muudab punaste vererakkude eraldamise plasmast ja teisest moodustunud elementidest väga diferentseeritud tsentrifuugimise abil." Tavalise raskusjõu mõjul põhjustab termiline liikumine pidevat segunemist, mis takistab vererakkude vallandumist kogu vereproovist. Kuid tüüpiline tsentrifuug võib saavutada kiirendusi, mis on 600 kuni 2000 korda tavalisest raskusastmest. See sunnib raskuseid punaseid vereliblesid põhjas asuma ja stratifitseerib teisi erinevaid komponente kihtidesse vastavalt nende tihedusele.

Kiirgusega gaasitsentrifuugisid saab kasutada ka kergemate ja harvemate uraan-235 isotoopide eraldamiseks raskemast ja palju tavalisemast uraan-238-st. Uraanoksiidi pulber nimega kollane kook (U3O8) muudetakse kõigepealt uraanheksafluoriidgaasiks (UF6) ja sisestatakse ketrusblindisse. Raskemad U-238 on sunnitud väljastpoolt samas kergem U-235 liigub sissepoole, kus silindri pealt ja gaasi suunatakse järgmisele tsentrifuugi massiivi edasiseks rikastamiseks. See võtab mitu sammu, et rikastada gaasi lihtsalt 3 kuni 5 protsenti U-235, mis on vajalik kütuse tuumaelektrijaamade ja palju muud sammud on vaja toota väga rikastatud relvade uraani, mis on üle 90 protsenti puhas U-235.

Gruusia Riikliku Ülikooli veebisaidi HyperPhysics sõnul sõltub see näiv tsentrifugaaljõud pööratava objekti massist, kord selle nurkkiiruse ruutu, st selle pöörlemiskiirusest, jagatuna selle kaugusega pöörlemiskeskusest. Seda väljendatakse kui F = mv2/r See tekitab huvitava nähtuse. Kui vedelikuga täidetud mahuti pööratakse konstantsel kiirusel, liigub vedelik konteineri välisküljele raskusjõu suhtes, mis tõmbab vedelikku välja ja libiseb. Nurkkiirus tõuseb lineaarselt, seda kaugemale jõuate keskelt. Siiski, kuna efektiivne välimine jõud sõltub sellest ruut nurkkiirusest, on vedeliku kõrgus proportsionaalne keskmise kauguse ruutu suhtes. Sel põhjusel võtab pind paraboloidi kuju, mis on teleskooppeegli jaoks ideaalne kuju. Peegli fookuskaugus määratakse pöörlemiskiirusega ja seda saab arvutada ka f = g/ω2, kus f on fookuskaugus, g on gravitatsiooni kiirenemine ja ω on pöörlemiskiirus radiaanides sekundis (2π radiaanid moodustavad ühe täieliku ringi).

See on vedel peeglist teleskoop (LMT). LMT-d kasutavad peegeldavat vedelat metalli (tavaliselt elavhõbedat), mis pööratakse nii, et moodustub paraboolne peegelduspind. Kaalu ja kulude kokkuhoidmiseks on elavhõbedat sisaldav kauss soovitud paraboolse kuju lähedal, nii et ainult vedelat metalli on vaja õhukeset kihti. Selle süsteemi eeliseks on see, et välditakse tahke peegli valamise, peenestamise, poleerimise ja katmise kulusid. Ebasoodsas olukorras on see, et suured LMT-id näevad otse üles ja skaneerivad taeva kui maa pöördeid. Vastupidi, väikesed LMT-id, mille mõne tolli peegli läbimõõt on väiksemad, võivad optilisse teele kasutada tasaseid peegleid, et otsida suvalist suunda.

Ganse sõnul on "Centripetal jõud ja tsentrifugaaljõu on tõesti täpselt sama jõud, just vastupidises suunas, sest nad on kogenud erinevatest tugiraamistikest." See toob meid Newtoni kolmandasse seadusse, milles öeldakse: "Iga tegevuse puhul toimub võrdne ja vastupidine reaktsioon." Nii nagu gravitatsioon põhjustab maapinnal jõudu, näib maapind teie jalgele võrdset ja vastupidist jõudu. Kui olete kiirendusautos, annab see istmele teie jaoks edasi jõudu, nagu näib, et see avaldab istmele vastupidist jõudu. Pöörleva süsteemi puhul tõmbab tsentrilise pedaali jõud massi sissepoole, et järgida kõverat teed, samas kui mass tõuseb selle inertse tõttu väljapoole. Kuid kõigil nendel juhtudel on rakendatud ainult üks tegelik jõud, teine ​​aga ainult näiline jõud.

Lisaressursid

  • HyperPhysics: Centripetal Force
  • Füüsika klassiruum: ringkiri, satelliit ja pöörlemine


Video Täiendada: .




ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com