Karuzelaaa!Czyli o ruchu po okręgu

Karuzela, szczególny przypadek ruchu krzywoliniowego

Siłą tą tutaj jest siła dośrodkowa

W tym ruchu w każdej chwili ulega zmianie kierunek wektora prędkości.

II zasada dynamiki Newtona mówi, ze w takim przypadku mamy do czynienia z ruchem zmiennym i musi istnieć siła, która tę zmianę wywołuje. Siła ta może mieć różną naturę.

Przykłady działania siły dośrodkowej

Film 1Film 2

Dlaczego tak? A nie tak? (zastanów się)

Siłą dośrodkową jest w tym przypadku tarcie boczne pomiędzy oponami, a podłożem.

Dlaczego tak? A nie tak?

Samolot, pochylając się grzbietem w stronę środka zakrętu, wykorzystuje siłę nośną do wytworzenia siły dośrodkowej

Maleje wtedy siła unosząca samolot i pilot musi uważać, gdyż maszyna zaczyna opadać. Może dojść do katastrofy (zdj. katastrofa Silk Air 185)

Jak sobie radzi z problemem siły dośrodkowej pojazd kosmiczny, który chce zmienić kierunek ruchu w próżni?

Pojazd Apollo w drodze

na Księżyc z widocznymi bocznymi silnikami rakietowymi do manewrów zmiany kierunku lotu – wytworzenia niezbędnej siły dośrodkowej (wytwarzają one siłę odrzutu).

Znajdź inne przykłady!

Rodzaj ruchu Siła pełniąca rolę siły dośrodkowej

Kulka na nitce

Samochód na zakręcie Ruch Księżyca wokół

Ziemi Atom wodoru

Samolot

Siła którą nić działa na kulkę (siła sprężystości)

Siła tarcia Siła grawitacji

Siła elektrycznego oddziaływania między dodatnim protonem, a ujemnie naładowanym elektronem

Siła nośna

Siłę dośrodkową możemy zapisać za pomocą wzoru:

gdzie:m – masa ciałav - wartość jego

prędkościr – promień okręgu,

po którym porusza się ciało

Jak na wartość siły dośrodkowej wpływa prędkość ruchu? (1/2)

Prędkość występuje w liczniku wzoru w kwadracie. To znaczy, że pokonując zakręt przy dużej prędkości do zmiany kierunku ruchu potrzebna jest duża siła dośrodkowa.

Dlatego samochody często „wypadają z zakrętu” przy dużej prędkości lub na śliskiej jezdni, bo siła tarcia jest wtedy za mała.

Jak na wartość siły dośrodkowej wpływa prędkość ruchu? (2/2)

Jak nie „wypaść”?Zmniejszyć prędkośćlub zwiększyć tarcie

(dobre opony lub spojlery)

Na przykład w samochodzie

Ferrari spojlery dociskają pojazd, nie zwiększając jego masy, co wpływa na wzrost maksymalnej wartości siły statycznego tarcia bocznego (mamy zapas, który umożliwia bezpieczne pokonanie zakrętów nawet z większą prędkością)

Z powyższego wzoru wynika, że siła dośrodkowa jest proporcjonalna do promienia okręgu (np. łuku zakrętu)

Przypominamy oznaczenia:s – drogam – masaT – okresf - częstotliwość

Dlaczego promień zakrętu ma mniejsze znaczenie?

Przypomnienie z gimnazjum

Źródła

Fizyka to nie katastrofa; Wojciech Kwitowski; wyd. Zamkor

Karuzela LondynKaruzelaWikipediahttp://www.youtube.com/watch?v=rzXu8vG7NFUhttp://www.youtube.com/watch?v=vbqt6nz3hFISamochód 1Samochód 2katastrofa Silk Air 185)ferrari