Javított: 21.05.15

Érvelés a "CENTRIFUGÁLIS ERŐ" témában

Annotáció.Az én személyes értelmezéseim a "centrifugális erő" általános kifejezésről.

Ha az Interneten a "centrifugális erő" keresőszóval nézel, akkor a web nagyon sok különböző hivatkozást kínál, amelyek mindegyike a természet bizonyos megnyilvánulásaira vonatkozik, amely a "centrifugális erő" kifejezés alá tartozik. Sok link van. De sokan közülük véleményem szerint egyszerűen összekeverik a kérdést, áltudományos módon próbálják leírni a jelenség lényegét. Ezért a hasznos összenyomás eléréséhez egy csomó magyarázatot felül kell vizsgálnia. Beleértve a nyilvánvalóan abszurdakat is.

Egyes szerzők publikációiban (beleértve a nagy tekintélyű szerzőket is), a „kifejezés értelmezésében fennálló bizonytalanság miatt”centrifugális erőVannak finoman szólva sem egészen logikus mondatok.

Például, " Centrifugális erő tehetetlenség ". A fenti kifejezés lényegében ugyanolyan értelmetlen, mint a következő kifejezés:érzéketlen gyengédség».

Hiszem, hogy BÁRMILYEN hatalom -Ez folyamat , melynek során az energia a "Forrásból" a "Fogadóba" kerül ("Tehetetlenség" cikkem).

Az erő az energiából születik, amelyet szükségszerűen valami (vagy Valaki) sugároz.

És akkor mi (vagy ki?) sugároz energiát, amit a "" kifejezés jelöl.Centrifugális erő»?

Az 1. ábra azt a hagyományos sémát mutatja, amellyel a "centrifugális erő».

Rizs. 1

valami pont körül RÓL RŐL 1 indulási távolságbanR az ezzel a távolsággal (valamilyen módon) mereven kapcsolódó test forog T .

Úgy gondolják (hagyományosan), hogy minden más egyértelmű: a CBS vektor centrifugális erőt jelent; vektor CSS - Centripetal Force. A test pályája egy kör (piros). Ugyanakkor úgy gondolják, hogy más magyarázatra nincs szükség.

Néhány hivatkozásból megtudhatja, hogy a CLS előfordulása a "Tehetetlenségi törvény". És ebből az okból kiderül, "centrifugális erő"(CBS) nyugodtan hívható"centrifugális erőtehetetlenség » !

A cikkeimben már leírtambaklövés hasonló kijelentéseket. Nem hiszem, hogy itt visszatérhetünk rá.

Egyes források azt jelzik, hogy a CBS, mint független erő, egyáltalán nem létezik. A „centrifugális erő” kifejezés arra a jelenségre utal, amikor egy ívelt pályán mozgó test megnyom egy határolót, amely nem engedi, hogy (a test) egyenes vonalban mozogjon.

Az 1. ábrán ilyen korlátozó lehet például egy menet (rúd, kábel, kötél, rúd, gravipólus, magnipólus). Ez szolgálhat például vezetőként, mondjuk sín vagy horony (piros ív) formájában. Ekkor mind a forgó test által a határolóra kifejtett nyomás, mind a menet feszítőereje (tolóerő, kábel, kötél, rúd) tekinthető "Centrifugális Erővel».

Az említett definícióbólcentrifugális erőArra a következtetésre kell jutnunk, hogy az erő „fogadója” hiányában (a mi esetünkben ez korlátozó), maga a CBS létezése nem lehetséges. ! Mivel a forgó testnek nincs mire nyomást gyakorolnia. Ezért szabadon repülhet, és elrepülhet a forgástengelytől (például a testet egy hosszú forgó küllőre szerelik fel, vagy egy hosszú forgó csúszdába helyezik).

Ilyen küllőt vagy ilyen barázdát nem nehéz elképzelni. Olyan feltételeket lehet teremteni, amikor a test a küllő mentén (a horony mentén) gyakorlatilag, súrlódás nélkül mozog.

Abszolút senki sem fogja kétségbe vonni azt a tényt, hogy ilyen forgással a test megbízhatóan eltávolodik a forgástengelytől.

De a limiter hiánya miattkell hiányozni és maga a CBS !

Akkor mi okozza a terhelés eltávolítását?

De a kérdés továbbra is fennáll: „Végül is honnan származik a CLS azokban a helyzetekben, ahol megtörténik (vagyis van korlátozó)? És mi okozza a szabadon a küllőre szerelt test elmozdulását a forgástengelytől, ha nincs CLS (vagyis a határoló hiányzik)?

Általánosságban elmondható, hogy önkéntelenül is kétségek merülnek fel a „Nyomás a korlátozóra” mint a CBS analógjaként való elismerésének legitimitását illetően. Ráadásul ebben az értelmezésben az energia „Felvevőjét” korlátozónak kell nevezni. De még mindig nem világos, hogy mi az energia "Forrása".

Nagyon érdekes!

De ha a „forgó test” nem győzi le a súrlódást a korlátozóval való érintkezéskor (például a tolóerővel rendelkező test egyetlen egész, és a forgástengely súrlódása elhanyagolható), akkor a test nyomása a határolóra anélkül történik, hogy elveszítené a forgáshoz megszerzett energiát.

Kiderült, hogy nyomás keletkezik a határolón, és NEM költenek rá energiát !

Ha nyomás keletkezik, az munkává alakítható ! És ehhez a munkához ismét a test által a forgáshoz megszerzett energiát nem költik el. !

Mindez azonban mindenképpen érdekes. De a kérdés továbbra is megválaszolatlan: "Mi az?"Centrifugális Kényszerítés– És honnan jön?

A 2. ábra a test mozgásának diagramját mutatja T , egy pont körül forog RÓL RŐL 1 (ugyanaz a test, amely az 1. ábrán látható).

Rizs. 2

Adott értékekreω És Ra test tangenciális sebessége T a vektor által jelzett értéket fogja megszerezniV. És ha azon a ponton T a "korlátozó" ellenállása megtörik (vastag vörös ív törik), ekkor a test nem ívben, hanem egyenes vonalban folytatja mozgását a vektor irányábanV.

Arra az időre, amíg a test átmegy a szögszektoronα , sebességgel Va test megtesz egy távolságotL(ha semmi nem akadályozza).

Egy megfigyelő, aki kapcsolatban áll RÓL RŐL 1 Tés vele együtt a tengely körül forgó RÓL RŐL 1 , úgy tűnik, hogy a test egy távolságot mozdult elS.

Lehetséges, hogy egy ilyen esemény után a Figyelő jól hinhet a Gonosz Erőben. Végül is látta, hogy NEM a testre kenték egyik sem Kényszerítés. És a test azonban megmozdult !

Ebben a konkrét esetben a Megfigyelőről kiderült, hogy hozzáértő fizikus. Ezt azért értette meg, hogy a testét magához vezesse szükséges csatolni néhány Kényszerítés . És ha a valóságban ilyen erő nem létezik, akkor szükség van ráelőjön valamivel nem létező fizikai erőt valamiféle "gonosz erő" helyett.

Talán "itt van eltemetve a kutya"?

A rá merőleges tengely körül forgó küllőre szabadon rögzített testen, NEM AKTÍV NEM ERŐ, amely eltávolítja a testet a forgástengelyről (?).

A 3. ábra a tárgyalt helyzet hozzávetőleges analógiáját mutatja.

Rizs. 3

Valaki ( zöld szín) csak lineáris pályán mozoghat (piros). A mozgás egy forgó backstage segítségével történik.

Miután egy bizonyos szögben elfordította a jeleneteket, felvette a kékkel jelölt pozíciót. Ebben az esetben a test távolsága a forgástengelytől az értékkel nőtt S.

Nem valószínű, hogy az Olvasók közül bármelyik azt mondja, hogy itt a test eltávolodik a kulisszák forgástengelyétől a rá gyakorolt ​​​​hatás miatt."centrifugális erő».

De mivel a forgó test ennek ellenére mégis eltávolodik a forgástengelytől, az ilyen eltávolítás okairól szóló hosszas magyarázatok helyett könnyebb (legalábbis előzetesen) bevezetni.feltételes olyan erő, amely a vektorával egybeesik a test tömegközéppontjának a forgástengellyel összekötő vonalával, és (szerény) nevet ad neki "Petrova Kényszerítés » !

Irány " Petrova erők» MINDIG - a test (pillanatnyi) forgástengelyétől.

JEGYZET

A 3. ábrán olyan helyzetet hozhat létre, amikor a test és a tengely távolsága csökken.

Csak emlékeznie kell arra, hogy csak hozzávetőleges analógia van ábrázolva.

E meghatározás szerint kiderül, hogy "Petrova Erő"semmi köze a hírhedthez"tehetetlenségi törvény". Az önmagához képest egy külső tengely körül forgó test valóban hajlamos megőrizni pillanatnyi állapotát (jelen esetben az érintőleges mozgásirányt). De ez NEM a hírhedt "tehetetlenség törvénye" miatt történik, hanemÁltal ingatlan MINDEN az Univerzum tárgyai. Tapintható és megfoghatatlan egyaránt.

Az energia "vevője" a "Petrova erők» a test eltávolodik a forgástengelytől. Az energia „forrása” az összes Univerzum.

Bármi akadály (korlátozó) a forgástengelytől távolodó test útján (?) AZONNAL generálja a hagyományos "centrifugális Erő". És mert " Centrifugális Kényszerítés' jelenik meg innenPetrova Erők"Amennyiben kiderül, hogy bármilyen kiegyensúlyozatlan"Az erők által taszítás ". Az egész eszközhöz képest kiderül, hogy azkülső (kvázi külső). Ez azt jelenti "Centrifugális erő”, ahogy egy kvázi külső erő esetében kell, mozgást okoz a külső környezetben, mivel a „korlátozó", és minden a maradék hozzá kapcsolódó tömeg.

Most hasznos más szempontokat is figyelembe venni, amelyek a "Centrifugális Erővel»:

A szövegben fent a "forgástengely felől" kifejezést kérdőjel (?) kíséri. Ez NEM véletlenül történik.

A fizikában természetesen azt jelzik, hogy a centrifugális erővektor áthalad "forgástengely» testek.

Az én szemszögemből ez egyértelmű tévhit. Volt egy ilyen téveszme annak a ténynek köszönhetõen, hogy alapértelmezés szerint a forgó test röppályáját a fizikában KÖR. De csak a pálya ezen formájával esik egybe a pillanatnyi görbületi középpont és a forgástengely.

Igen, csak az a probléma, hogy egy forgó test görbe vonalú pályája NEM KÖTELEZŐ kör ! Például egy hosszú forgó tűre szerelt test NEM körben mozog, hanem kibontakozó spirálban ! És ebben a helyzetben a küllő pillanatnyi görbületi középpontja és valós forgástengelye határozottan NEM MÉRKŐZÉS ! igen és égitestek mozogni a térben egyáltalán nem körpályák mentén !

A tárgyalt helyzet egyik lehetséges opcióját a 4. ábra szemlélteti.

Például a test T a központ körül forog RÓL RŐL 1 , a test pályája pedig mondjuk egy ellipszis (piros vonal).

Nyilvánvaló, hogy a pillanatnyi görbületi középpont RÓL RŐL 2 egy elliptikus pálya egy adott szakasza nem mindig esik egybe a forgás középpontjával (általában, bár nem feltétlenül, ez az ellipszis fókuszpontja).

Rizs. 4

Ezzel kapcsolatban a kérdés a következő: „Mi keresztezi tehát a centrifugális erő vektorát? Forgástengely vagy pillanatnyi görbületi középpont?

Nekem személy szerint úgy tűnik, hogy NEM a forgástengely, hanem a pillanatnyi görbületi KÖZPONT.

Éppen ezért új kifejezéseket kell bevezetni:

- normál centrifugális erő

– radiális centrifugális erő

a normál centripetális erő

– radiális centripetális erő

- normál centrifugális gyorsulás

– radiális centrifugális gyorsulás

- normál centripetális gyorsulás

– radiális centripetális gyorsulás

- normál-tangenciális (vektor)

– radiális-tangenciális (vektor)

Nyilvánvaló, hogy az alkalmazási pont "Centrifugális Erők» a forgó test érintkezési pontjakorlátozó. És ő maga" Centrifugális erő» pihen V korlátozó vagy nyúlik ez (típustól függőenkorlátozó).

Hatás " centrifugális erő" tovább korlátozónem érintkezés útján kell végrehajtani, hiszen a szerepbenkorlátozónem kell valódi tárgynak lennie. Ezt a szerepet sikeresen betöltheti a gravitációs mező (“Gravipol"). Erre a célra mágneses mezőt is használhat ("Magnipólus»).

Gravitációs eseténkorlátozó « Centrifugális erő» keresi legyőzni a gravitációs erő éslop » a testet a pályájáról, és egyúttal húzza magával a gravitációs testet is, a gravitációs mezőt összekötőként használva. Ebben az esetben az alkalmazási pontcentrifugális erő» kiderül, hogy a gravitációs tárgy tömegközéppontja (gravitáció), amely a forgás középpontjának bizonyult.

Amikor mágneses mező (mágneses mező) dolgozó a vonzásról, a helyzet ugyanaz, mint a gravitációs térrel. Csak a Gravipol és Gravitelo kifejezéseket kell lecserélni a Magnipol és Magnitelo kifejezésekre.

Abban az esetben, ha mágneses mezőt alkalmaznak, működik taszítás, « Centrifugális erő» keresi nem enged testet a forgástengelyhez. És ezzel egyidejűleg távolítsa el magától a korlátozót ("elektromágnes) használja a „ magnipólus' linkként. Itt az alkalmazási pont"centrifugális erő"válik" elektromágnes».

Összefoglalva, a feltételek megfogalmazhatókszükséges kialakulásához és létezéséhezcentrifugális erő»:

Mozgó test görbe pályája

Olyan korlátozó jelenléte, amely nem teszi lehetővé a test érintőleges mozgását a pálya pillanatnyi pontjához

A pályasebesség nem lehet nulla

A testtömeg nem lehet nulla

A pálya pillanatnyi görbületi sugara nem lehet nulla

A mozgó test tömegközéppontja nem eshet egybe a pillanatnyi görbületi középponttal

Tehát a " centrifugális erő» és a « Petrova erő„Mi, fájdalom-emberek, rájöttünk. „Fájdalommentes”, mert még néhány kérdés a forgó test kölcsönhatásárólkorlátozó.

Itt az ideje, hogy átgondoljuk a koncepciótCentripetális Kényszerítés».

A fizika ezt megmagyarázzaCentripetális erő' ez a reakció (korlátozó) a "megnyilvánulásáról"Centrifugális erő". Ez a reaktív erő modul MINDIG egyenlő a "centrifugális erő» és vele ellentétes irányú (vagyis a pálya pillanatnyi görbületi középpontja felé irányul).

Alkalmazási pont "Centripetális erő»érintkezési ponttá válik egy forgó tárgy és egy határoló között, amely megakadályozza, hogy a tárgy elmozduljon forgási tengelyétől. A kapcsolattartásnak nem kell közvetlennek lennie. A kapcsolat akár távoli is lehet (lásd fent).

De mi lesz egyenlő "Centripetális erő» olyan helyzetben, amikor egy forgó tárgy NEM érintkezik a forgástengellyel?

A helyzet összességében nem olyan fantasztikus.

Például:

Egy hosszú küllő egy függőleges (a határozottság érdekében) tengely körül forog egy vízszintes (a határozottság érdekében) síkban. Egy testet szúrnak a tűre, amelynek korlátlan kicsi küllősúrlódás. A küllő forgása miatt a test természetesen (bár pontosabb lesz - "feltételesen"), generálja a " Petrova Silu". vektor " Petrova erők» mindig a test forgó szalagja (küllő vagy horony) mentén irányul annak forgástengelyével.

A forgó küllőre szabadon rögzített test pályájának alakja biztosan nem lesz kör. Ez a forma egy táguló spirál. Ezért a pillanatnyi görbületi középpont a pálya bármely pontjában biztosan NEM fog egybe esni a küllő forgástengelyével. vektor "Petrova erők”, a pillanatnyi görbületi középpontból kiindulva megegyezünk abban, hogy „Normál Petrova erő". És mindig választhatsz a vektorból"Normál Petrov-erő» komponens mentén irányítottkötőtű , (nem a testet a pillanatnyi görbületi középponttal összekötő vonal mentén). Egy ilyen komponenst egyszerűen ""Petrova erő". A testet a küllő mentén a forgástengelyétől viszi. És mivel a test nem érintkezik forgástengelyével a küllőn keresztül (a terhelés súrlódása a küllővel gyakorlatilag nullára tehető), és mivel egy ilyen testnek nincs határolója, nincs érintkezési pont a test és a határoló között. Ezért nincs korlátozó, ami azt jelenti, hogy nincs ok a "Centripetális Erők».

Más szavakkal: "Petrova Erő"működik, és" Centripetális erő» ugyanakkor NEM alakult meg !

Az említett séma gyakorlati értéke kétségesnek tűnhet, de ez nem változtat a kérdés lényegén. Ráadásul maga az áramkör még gyakorlatilag alkalmazható például a test nagy mozgási energiával való feltöltésére (például „parittya lövedék”).

Most a hagyományosabb változaton a sor.

A forgó test tolóerővel mereven össze van kötve forgástengelyével. Ebben a változatbankorlátozómaga húzóerőként szolgál. Ezért "Centrifugális Kényszerítés"pontosan nyújtja a tapadást. És pontosan a tolóerőre vonatkozik, nyomást gyakorolva rajta a forgástengely támasztékára.

Mit tesz ebben a helyzetben?Centripetális Kényszerítés»?

Ebben az esetben "Centripetális erő"Ez az az erő, amellyel a forgástengely megpróbálja eltolni a tengelyt a tolóerőtől.

Egyszerűen nincs értelme próbálkozni. !

A vonó- és támasztóanyagban lévő szilárdsági érintkezési feszültségek kiszámításához elég tudni az értéketCentrifugális Erők».

« Centripetális erő"Eredetileg erőkiegyenlítésnek szánták"centrifugális erőa d'Alembert-elv szerint.

De csak ebben a kiviteli alakban ez a probléma nem oldódik meg, mivel az eszköz, amely működése alatt áll kiegyensúlyozatlan kvázi külső erő. értelemszerűen nem lehet egyensúlyban tartani. Statikus állapotba csak a külső (a teljes készülékhez viszonyított) közeg súrlódási erőivel hozható.

Kiderült, hogy az érvelés arról, hogy "centripetális erő» egyszerűen használhatatlanok itt ! az ilyen tétlen beszédet jelzem"túlzás ».

Ha most a külső falat (héjat) tekintjük korlátozónak, akkor itt is megfelelő a most elvégzett egy-egy elemzés.

Tehát kiderült, hogy amikor egy önmagán kívüli tengely körül forgó test BÁRMILYEN használati esetét elemezzük, beszéljünk a "centripetális erő' nincs értelme. Vagyis a CSS-ről kiderül, hogy messziről hozott és kitalált.

És ha igen, akkor miért emlékezünk rá? ?

Az 5. ábra megismétli az 1. ábrát, de anélkül CSS.

Rizs. 5

A 6. ábrán ugyanezt az átalakítást végezzük el a 4. ábrán is.

Rizs. 6

Mindkét ábra azt mutatja, hogy a készülék szó szerintkeresi repüljön a CBS irányába.

Az pedig, hogy a következő pillanatban a repülés iránya megváltozik, nem változtat semmit. Hiszen egy bizonyos irányú vonóerő kialakítása önálló feladat. !

Itt kell figyelni arra, hogy bár a test hajlamos elrepülni, de centrifugális erő hatására maga a test elvileg nem tud elrepülni. Amint a test legyőzi az akadályt, maga a centrifugális erő is eltűnik. !

Más szóval, a centrifugális erő nem engedelmeskedik Newton képletének

És az igazság ! A CLS csak arra az időtartamra lép fel, miközben a test a határolónak támaszkodik, és már nem tud mozogni a forgási sugár mentén. Ezért a gyorsulásA ebben az időszakban nulla. Newton képlete szerint a testre ható erőnek nullával kell egyenlőnek lennie ! Úgy értem, mintha nem is létezne. Igen ám, de a test nem tud róla (például egy vonat), és biztonságosan kisiklik a kanyarokban.

És mi történik azzal a testtel, amelyik túllépte a határt? Elvégre valahova repül ! És ha repül, az azt jelenti, hogy valamilyen erőt kell alkalmazni rá. !

Ezért itt nincs áram a szabadságba szökött testhez NEM kötődik !

A test birtokon repültehetetlenség!

JEGYZET

Ellenzem az írástudatlan "tehetetlenségi erő" kifejezés használatát. ! Mivel ilyen erő NEM létezik és NEM létezhet !

Végre eljött a sor az interakció megvitatására.centrifugális erő"És korlátozó.

Korábban már említettük, hogy a CBS úgy működik külső erő, bár csak az szinte külső.

Feltételezhető, hogy ha valamilyen erő kvázi külső, akkor azt a forgási síkban elhelyezkedő vektorkomponensekre bontva kvázi külső erőket is kapunk.

Ez a feltevés teszi lehetővé számunkra a vontatási komponens kiszámításátq centrifugális mozgató (7. ábra).

Rizs. 7

A kísérleti ellenőrzések kimutatták a fenti feltételezés helyességét. Még videókat is nézhet a TsDP-47 és TsDP-50 modellekhez.

Várható-e ugyanilyen hatás, ha a centrifugális erővektort a forgástengelyt tartalmazó síkban elhelyezkedő komponensekre bontjuk? A függőleges alkatrészek úgy fognak viselkednikvázi külső erő?

A 8. ábrán egy határolóval ellátott tolómű diagramja látható kúpos felület (lila) formájában.

Rizs. 8

Ennél a változatnál a kúpos felületnek van lehetősége a szabad felemelésre, függetlenül a rotortól (barna).

Amikor a rotor forog, a súlyok (kék) P centrifugális erőt generálnak, amely a kúpos felületre ütközik, és a forgástengelyre merőlegesen irányul. Függőleges komponensq Ez az erő nyomást gyakorol a kúpos felületre, ezért fel kell emelnie azt.

Úgy gondolom, hogy az Olvasó várható eredménye nem fog kétséget okozni. A kúpos fedélnek nagyon fel kell pattannia.

Ezt a hatást azonban nem teszteltem.

A 9. ábrán látható áramkör csak abban különbözik, hogy most a kúpos felület NEM tud leváltani a rotorról.

Rizs. 9

Feltételezhető, hogy most az EGÉSZ légcsavarnak fel kell emelkednie, amikor a rotor forog, ha a vonóelemq valóban külső erőként viselkedik. Hiszen az erő viselkedése R, mint kvázi külső, kétségtelen.

Egy ilyen rendszerrel végzett kísérlet NEM erősítette meg a várakozásokat. A mérleg, amelyre a próbacsavart helyezték, mutatták abszolút nulla emelőerő !

A következtetés önmagát sugallja: a centrifugális erő kvázi külső vektora és vektorkomponensei MINDIG a síkban vannak,merőleges a forgástengelyhez. A centrifugális erővektorból származó többi vektorkomponens NEM külső, sőt kvázi külső tulajdonságú. !

Más szóval: a centrifugális erő és a forgástengelyre merőleges síkban fekvő vektorkomponensei nincsenek kiegyenlítve (nem kompenzálva), míg ugyanazon centrifugális erő vektorkomponensei, amelyek nem esnek egybe a forgási merőleges síkkal, NEM tartoznak a kiegyensúlyozatlan erők közé.

Mint tudják, minden fizikai test hajlamos megőrizni nyugalmi állapotát vagy egyenletes állapotát mindaddig, amíg nem éri külső hatás. A centrifugális erő nem más, mint ennek az univerzálisnak a megnyilvánulása, életünkben olyan gyakran előfordul, hogy gyakorlatilag észre sem vesszük, és tudatalatti szinten reagálunk rá.

koncepció

A centrifugális erő egyfajta hatás, amelyet egy fizikai pont olyan erőkre gyakorol, amelyek korlátozzák mozgásának szabadságát, és görbe vonalúan mozognak az őt összekötő testhez képest. Mivel egy ilyen test elmozdulási vektora folyamatosan változik, még ha abszolút sebessége változatlan is marad, a gyorsulás értéke nem lesz nulla. Ezért Newton második törvényének köszönhetően, amely az erőnek a test tömegétől és gyorsulásától való függőségét állapítja meg, centrifugális erő keletkezik. Most pedig emlékezzünk a híres angol fizikus harmadik szabályára. Szerinte ezek párban léteznek, ami azt jelenti, hogy a centrifugális erőt valamivel ki kell egyensúlyozni. Valóban, kell lennie valaminek, ami a testet a görbe vonalú pályáján tartja! Így van ez, a centrifugális erővel együtt a centripetális erő is hat a forgó tárgyra. A különbség köztük az, hogy az első a testhez van rögzítve, a második pedig ahhoz a ponthoz, amely körül a forgás megtörténik.

Hol van a centrifugális erő hatása

Érdemes letekerni a kézzel a zsinegre kötözött kis terhet, amint érezni kezdi a zsineg feszülését. Ha nem a centrifugális erő hatására, a kötél elszakadna. Valahányszor körösvényen haladunk (biciklivel, autóval, villamossal stb.), a kanyarral ellentétes irányba nyomunk. Ezért a nagy sebességű pályákon, az éles kanyarokkal rendelkező szakaszokon a pálya speciális lejtéssel rendelkezik, hogy nagyobb stabilitást biztosítson a versenyző versenyzőknek. Nézzünk egy másik érdekes példát. Mivel bolygónk forog a tengelye körül, a centrifugális erő minden olyan tárgyra hat, amely a felszínén van. Ennek eredményeként a dolgok egy kicsit könnyebbé válnak. Ha veszel egy 1 kg-os súlyt, és a pólusról az Egyenlítőre viszed, akkor a súlya 5 grammal csökken. Ilyen csekély értékek mellett ez a körülmény jelentéktelennek tűnik. A súly növekedésével azonban ez a különbség nő. Például egy gőzmozdony, amely Arhangelszkből érkezett Odesszába, 60 kg-mal lesz könnyebb és 20 000 tonna súlyú lesz, miután megérkezett az országból. Fehér-tenger Csernoje felé akár 80 tonnával is könnyebb lesz! Miért történik ez?

Mert a bolygónk forgásából adódó centrifugális erő hajlamos mindent kiszórni a Föld felszínéről, ami rajta van. Mi határozza meg a centrifugális erő értékét? Ismét emlékezzünk Newton második szabályára. Az első paraméter, amely a centrifugális erő nagyságát befolyásolja, természetesen a forgó test tömege. A második paraméter pedig a gyorsulás, amely görbe vonalú mozgásban a forgási sebességtől és a test által leírt sugártól függ. Ezt a függést egy képlet formájában jeleníthetjük meg: a = v 2 /R. Kiderült: F \u003d m * v 2 / R. A tudósok kiszámították, hogy ha Földünk 17-szer gyorsabban forogna, akkor súlytalanság alakulna ki az egyenlítőn, és ha egy teljes forradalom csak egy óra alatt zajlik le, akkor a fogyás nemcsak az egyenlítőn, hanem a vele szomszédos összes tengeren és országban is érezhető lenne.

Leggyakrabban a tehetetlenségi erők statikusan abban a nyomásban nyilvánulnak meg, amelyet egy tehetetlenségi erőt fejlesztő test egy másik testre gyakorol, amely az első test mozgásállapotának megváltoztatásáért felelős. A felfelé gyorsított teher a tehetetlenségi erő miatt további nyomást fejt ki a platformra (23. ábra). A kötelet húzó szemlélő számára úgy tűnik, hogy a teher súlya "növekszik", minél nagyobb gyorsulással emelik.

Rizs. 23. A "súlynövekedés" gyorsulással történő emeléskor a test által kifejtett tehetetlenségi erő miatt következik be.

Amikor egyes testek nyomása vagy feszültsége egy bizonyos mozgó testet arra kényszerít, hogy egy egyenes vonalú pályáról letérjen, akkor azt mondjuk, hogy az egyenes vonalról letérő test centrifugális tehetetlenségi erőt fejt ki, amely ellentétes azzal a centripetális erővel, amellyel a pálya görbületét okozó testek rányomják vagy húzzák a mozgó testet. A hatás és a reakció egyenlőségének törvénye szerint ez a két erő számszerűen mindig azonos, így a centrifugális erőt a képlet határozza meg

vagy ami ugyanaz:

A centripetális erő mindig a görbületi középpont felé irányul, és a mozgó testre hat; A centrifugális erő nagysága megegyezik a centripetális erővel, de befelé irányul ellenkező oldal, azaz a görbületi középponttól a pálya konvexitása felé, és olyan testekre alkalmazzák, amelyek mozgó test pályájának görbületét okozzák.

Egy erős szálra felfüggesztett masszív golyó a golyó gravitációs erejével nyugalomban húzza, de rezgésbe hozva a gravitációjánál nagyobb erővel húzza, a centrifugális tehetetlenségi erő hatására fejleszti:

A súlya alatt valamelyest megereszkedett emelvényen áthaladó autó olyan erővel nyomja a hidat, amely meghaladja az autó súlyát a centrifugális tehetetlenségi erő értékével. Ezért, ha más dolgok megegyeznek, az autó nyomása a homorú hídon minél nagyobb, minél nagyobb az autó sebessége. A centrifugális erők hatásának elkerülése érdekében a hidakat általában kissé domborúvá teszik (24. ábra). Ebben az esetben a hídon gyorsan haladó járművek súlya részben dinamikusan jelentkezik, lefelé irányuló centripetális gyorsulást kölcsönözve nekik; ezért a rajta gyorsan áthaladó autók konvex hídjára nehezedő nyomás kisebb lesz, mint a tömegük.

A pálya lekerekítésein a vonat vagy villamos kocsik kerekei vízszintes nyomást gyakorolnak a külső sínre, mivel

Rizs. 24 Konvex hídon áthaladva az autó a saját súlyánál kisebb erővel nyomja a mosást.

az autó által kifejlesztett centrifugális tehetetlenségi erő. A kocsi felborulásának megakadályozása érdekében a kocsi súlya és a centrifugális erő által keltett nyomás eredőjét a sínek felületére merőlegesen kell a sínek közé irányítani; ehhez a lekerekítéseken a külső sínt valamivel magasabbra fektetik, mint a belsőt (25. ábra).

Rizs. 25. Lekerekítéseknél a külső sínt a belső fölé kell fektetni,

Hasonló okokból a korcsolyázó, aki kört ír le, a testét a kör közepére dönti (26. ábra). Jegyezze meg még egyszer, hogy az ábrán. A 25. és 26. ábrákon, ahogy az ezen a pályán általánosan elfogadott, hullámos nyilak mutatják az erők statikus megnyilvánulásait (az első esetben a sínre, a másodiknál ​​a jégre ható erőket). ábrán. A 26. ábra azt is bemutatja, hogy a talajreakció és a korcsolyázó súlya hogyan adja meg a centripetális erő összegét, amely a korcsolyázó tehetetlenségi középpontjára hat, és dinamikusan centripetális gyorsulásban nyilvánul meg, amikor a korcsolyázó egy körív mentén mozog. Pontosan ugyanez a konstrukció kiegészíthető a 2. ábrával. 25. Centipetális gyorsulás, amely biztosítja a kocsi mozgását a pálya lekerekítése mentén, a külső sín helyes emelkedésével (mint a 26. ábrán látható esetben) azáltal jön létre, hogy geometriai összeg a sínek reakciói és a kocsi súlya. A vászon lejtése, bár nem szünteti meg a kerekek nyomásának vízszintes összetevőjét a síneken, de csökkenti (a megfelelő dőlésszögben - nullára) a gumiabroncsok oldalirányú nyomását, párhuzamosan a talpfák síkjával. Ha a külső sín nem lenne megemelve, és így a kocsi szigorúan függőlegesen mozogna az íveken, akkor a felborulási hajlam mellett nagy erők alakulnának ki, amelyek kiszorítják a sínek talpfákhoz való rögzítését; ebben az esetben a pálya lekerekítéseire ható centripetális erő a jelzett erők hatására jön létre, amelyek hajlamosak leszakítani a külső sínt, míg a szalag megfelelő dőlésénél nincs tolóerő a pálya síkjában, mivel a sínekre ható nyomás erre a síkra merőleges,

ábrán látható esetekben. 26. ábra szerint a centripetális erőt a mozgó test súlypontjára fejtik ki, a centrifugális erő alkalmazási pontjait pedig a mozgó test és a testtel való érintkezés geometriai feltételei határozzák meg, amelyre a centrifugális erő hat, és amelynek ellenhatása biztosítja a pálya görbületét; ezért ezek

bár számszerűen egyenlő erők irányulnak, mint cselekvés és reakció, ellentétes, de nem egy egyenes mentén.

Forgó anyag szilárd test feszített állapotban van, mivel egy forgó test minden részecskéje a test szomszédos részecskéire ható centrifugális tehetetlenségi erőt fejleszt ki, amely megakadályozza, hogy a kérdéses részecske elmozduljon a forgástengelytől. A középponttól a sugár mentén irányított tehetetlenségi erők hajlamosak leszakítani az anyag külső rétegeit a belső rétegekről.

Rizs. 26 Egy körívet leírva a korcsolyázó úgy dönti meg a testét, hogy a jég reakciója áthaladjon a test súlypontján, majd az R reakció és a súly eredője adja a centripetális erőt.

Ha az anyag szilárdsága nem elegendő, akkor nagy forgási sebesség mellett a tehetetlenségi centrifugális erők tönkreteszik a testet, szétszakítva azt. Az ilyen balesetek elkerülése érdekében a gépek minden gyorsan forgó alkatrésze (rotor) és a nagy sebességű lendkerekek a legtartósabb fémekből (általában acélból) készülnek.

A gépek forgó részeiben fellépő centrifugális tehetetlenségi erők nagyságát a következő példa alapján ítélhetjük meg. Az egyik 12 cm átmérőjű, 2,5 kg tömegű girokompasz forgórésze 20 000 fordulat/perc. A peremére tetszőleges tömeggel kifejtett centrifugális erő 25 ezerszer nagyobb, mint ennek a tömegnek a súlya.

A tehetetlenségi erők gyakran romboló hatással vannak a gépek egyes részeire. Ha egy kereket úgy szerelnek fel egy tengelyre, hogy a teljes tömege szimmetrikusan oszlik el a forgástengelyhez képest, akkor a kerék egyes részecskéi által kifejtett centrifugális tehetetlenségi erők a forgástengelyen egyensúlyoznak, és csak a kerék anyagának rugalmas feszültségét befolyásolják. Nagyon nagy sebességnél ez a feszültség a kerék eltörését okozhatja. De ha a kerék tömege aszimmetrikusan oszlik el a forgástengelyhez képest, akkor még viszonylag kis sebességeknél is tengelytöréshez vezethetnek a tehetetlenségi centrifugális erők, amelyek ebben az esetben nem egyensúlyoznak a tengelyen.

A gőzmozdony kerekeinél a tehetetlenségi erők aszimmetrikus eloszlása ​​több tonnás egyoldalú nyomást képes létrehozni a tengelyen; ebben a tekintetben, amikor egy ilyen kerék forog, a kerék nyomása a sínre vagy növekszik (amikor a kiegyensúlyozatlan centrifugális erők eredője lefelé irányul), vagy csökken (ha felfelé irányul) - a sín, úgymond, erős kalapácsütések hatása alatt áll.

Egy új gép tervezésekor részletes számítást kell végezni a benne fellépő tehetetlenségi erőkről a működés különböző körülményei között. A kiegyensúlyozatlan tehetetlenségi erők megnyilvánulásával végig kell küzdeni a tömegek pontos elosztását és a gép egyes részeinek mozgásának összehangolását.

De a tehetetlenségi erők, különösen a centrifugális erők pozitívan alkalmazhatók a technológiában is, amely igen kiterjedt és változatos (kalapácsok, centrifugális gépek, centrifugák stb. munkája).

Vegye figyelembe, hogy a "centrifugális erő" kifejezés nem teljesen sikeres; ennek az erőnek a félreértéséhez vezet. A „centrifugális erő” kifejezés arra ösztönöz, hogy gondolkodjunk a forgás középpontjából a sugár mentén történő mozgásról. A centrifugális erő ugyan a középponttól számított sugár mentén hat, de nem okoz ebbe az irányba mozgást, és nem is képes előidézni, mert a kötésekre hat. Ha hirtelen megszűnnek azok a kötések, amelyek a testet a középponttól állandó távolságban tartották (például elszakad a kötél, amelyhez a követ kötik, amit körben forgatunk), akkor a kör mentén mozgó test természetesen nem a sugár mentén, hanem a kör tangenciálisan távolodik el a kör középpontjától, mivel megtartja a törési sebesség irányát, amely a bontási pillanatban volt.

Itt van egy fiú, aki követ fon egy kötélen. Egyre gyorsabban forgatja ezt a követ, amíg el nem szakad a kötél. Akkor a kő valahova oldalra repül. Milyen erő szakította el a kötelet? Végül is egy követ tartott, aminek a súlya természetesen nem változott. A kötélen centrifugális erő ható, válaszolták korábban a tudósok. Jóval Newton előtt a tudósok rájöttek, hogy ahhoz, hogy egy test forogjon, erőnek kell hatnia rá. De ez különösen jól látszik Newton törvényeiből. Newton volt az első tudós. Ő határozta meg az okot forgó mozgás bolygók a Nap körül. Ezt a mozgást a gravitációs erő okozta.

Centripetális erő

Mivel a kő körben mozog, ez azt jelenti, hogy erő hat rá, megváltoztatva a mozgását. Végül a tehetetlenség hatására a kőnek egyenes vonalban kell mozognia. A mozgás első törvényének ezt a fontos részét néha elfelejtik. Tehetetlenség mindig egyenes. És a kötelet elszakító kő is egyenesen fog repülni. A kő útját korrigáló erő folyamatosan hat rá, miközben forog. Ezt az állandó erőt ún centripetális réteg. A kőhöz van rögzítve. De akkor a szerint egy erőnek kell megjelennie a kő oldaláról a kötélen, és egyenlő a centripetálissal. Ezt az erőt centrifugálisnak nevezik. Minél gyorsabban forog a kő, annál nagyobb erőnek kell hatnia rá a kötél oldaláról. És természetesen minél erősebben húzza a kő - a kötelet elszakítani. Végül előfordulhat, hogy a biztonsági határa nem lesz elég, a kötél elszakad, és a kő tehetetlenségből most egyenes vonalban repül. Mivel tartja a sebességét, nagyon messzire tud repülni.

Az ember ősi fegyvere - heveder

Talán a legtöbbet ősi emberi fegyver - heveder. A bibliai hagyomány szerint a pásztor Dávid ebből a parittyából származó kővel megölte az óriás Góliátot. A parittya pedig ugyanúgy működik, mint a kötél a kővel. Csak benne, egy korábban nem csavart kő egyszerűen kiszabadul a megfelelő időben.
A stadionokban gyakran látni sportolókat - diszkosz- vagy kalapácsvetőket. És itt van egy ismerős kép. A sportoló egyre gyorsabban pörög, kezében tartja a korongot, végül kiengedi a kezéből. A korong így hatvan-hetven méteren repül. Nyilvánvaló, hogy a forgó testekben nagyon nagy erők alakulnak ki nagyon nagy sebességgel. Ezek az erők a forgástengelytől való távolság növekedésével nőnek.

Rotor központosítás

Ha a forgó test jól középre van állítva - a forgástengely pontosan egybeesik a test szimmetriatengelyével -, ez nem olyan ijesztő. A feltörekvő erők kiegyensúlyozottak lesznek. De a rossz beállításnak a legkellemetlenebb következményei lehetnek. Ebben az esetben a forgó gép tengelyére állandóan kiegyensúlyozatlan erő hat, amely akár nagy sebességnél is képes eltörni ezt a tengelyt.
A gőzturbinák rotorjainak forgási sebessége eléri a harmincezer fordulatot percenként. Az üzemben végzett próbatesztek során a működő turbinát ugyanúgy hallgatják, mint az orvost egy beteg ember szívére. Ha a rotor rosszul van középre állítva, azonnal észrevehető lesz - zavaró kopogások és zajok csatlakoznak a gyorsan forgó rotor egyenletes énekéhez, ami közelgő balesetet jelent. A turbinát leállítjuk, a rotort megvizsgáljuk és forgását teljesen egyenletessé tesszük.

Centrifugális erők kiegyensúlyozása

Centrifugális erők kiegyensúlyozása a mérnökök és tervezők állandó aggodalma tárgya. Ezek az erők a gépek legveszélyesebb ellenségei, általában pusztítóan hatnak. A figyelemre méltó szovjet hajóépítő tudós, Alekszej Nyikolajevics Krilov akadémikus, aki a hallgatóknak tartott előadást, példát adott egy ilyen pusztító akcióra. 1890-ben egy gőzhajó több mint ezer utassal a fedélzetén Angliából Amerikába tartott. Ezt a hajót két, egyenként kilencezer lóerős géppel szerelték fel. A mérnökök, akik ezeket a gépeket építették, láthatóan nem voltak elég tapasztaltak vagy nem voltak elég jól, és figyelmen kívül hagyták Newton harmadik törvényét. A nyílt tengeren teljes erővel járó motor mellett az egyik gép szó szerint darabokra tört, szétszakadt a forgás közben fellépő erők hatására. A repeszek megrongáltak egy másik autót, és átfúrták az alját. A gépház megtelt vízzel. Az óceángőzös úszóvá változott, tehetetlenül ringott a hullámokon. Egy másik gőzhajó vitte magával, amely a centrifugális erők áldozatát a legközelebbi kikötőbe szállította. Tekintsük egy m tömegű kő forgását kötélen (4.8. ábra).

Rizs. 4.8

A kőnek minden pillanatban a kört érintő egyenes vonalban kell mozognia. A forgástengelyhez azonban kötél köti össze. A kötél megfeszül, a kőre ható rugalmas erő jelenik meg, amely a kötél mentén a forgás középpontjába irányul. Ez a centripetális erő (amikor a Föld forog a tengelye körül, a gravitációs erő centripetális erőként működik).

De azóta

		(4.5.2)
		(4.5.3)

A centripetális erő a kőnek a kötélre gyakorolt ​​hatására keletkezett, i.e. a testre ható erő a második típusú tehetetlenségi erő. Ez fiktív – nem létezik.

A kötésre kifejtett és a középponttól számított sugár mentén ható erőt nevezzük centrifugális.

Ne feledje, hogy a centripetális erő a forgó testre hat, a centrifugális erő pedig a csatlakozásra.

A gravitációs vonzás ereje a Föld középpontja felé irányul.
A támasz reakcióereje (normálnyomás) a mozgás felületére merőlegesen irányul.

Centrifugális erő az első típusú tehetetlenségi erő. A forgó testre nem hat centrifugális erő.

A nem inerciális vonatkoztatási rendszerhez kapcsolódó megfigyelő szemszögéből nem közelíti meg a középpontot, bár látja, hogy F tss aktív (ez egy rugós fékpad leolvasása alapján ítélhető meg). Ezért a megfigyelő szemszögéből egy nem inerciális keretben van egy erő, amely kiegyensúlyoz F tss, nagyságában egyenlő vele, irányában ellentétes:

Mert a n= ω 2 R(itt ω a kő szögsebessége, υ pedig lineáris), akkor

F cb = mω 2 R.

(4.5.4)

Mindannyian (és fizikai eszközök is) a Földön tartózkodunk, egy tengely körül forogunk, tehát nem inerciarendszerben (4.9. ábra).

Rizs. 4.9