Содержание
Центростремительная и центробежная сила: разница и сравнение
Центростремительная и центробежная силы похожи по произношению и в большей или меньшей степени связаны с дамским полем. Но они не могут использоваться взаимозаменяемо.
Научная викторина
Проверьте свои знания по темам, связанным с наукой
1 / 10
Нить накала электрической лампочки состоит из
вольфрам
нихром
графит
железо
2 / 10
Каково научное название лягушки?
Анура
Хомо сапиенс
Кошачий кот
Mangifera Indica
3 / 10
Болотный газ
азот
этан
метан
Гидрирование
4 / 10
Постоянную жесткость воды можно устранить добавлением
карбонат натрия
квасцы
перманганат калия
известь
5 / 10
Химическая реакция с выделением энергии называется:
эндотермический
экзотермический
6 / 10
Связь, возникающая между неметаллами и неметаллами, называется ___________.
Ионная связь
Ковалентная связь
Неметаллическая связь
7 / 10
Назовите ткань, из которой шьют бронежилеты?
Утюг
Алюминий
Сталь
Кевлар
8 / 10
Листы оцинкованного железа имеют покрытие
вести
хром
цинк
банка
9 / 10
Самое твердое вещество, доступное на Земле, это
Золото
Утюг
Алмазные
Платина
10 / 10
После химической реакции свойства продуктов __________.
То же, что и свойства реагентов
Отличие от свойств реагентов
Сочетание свойств реагентов
ваш счет
Есть разница между центростремительной и центробежной силами. Итак, чтобы лучше понять эти концепции, вот несколько различий между ними.
Основные выводы
- Центростремительная сила — это внутренняя сила, действующая на объект, движущийся по круговой траектории, удерживая его в движении. Напротив, центробежная сила — это воспринимаемая внешняя сила, испытываемая объектом из-за инерции.
- Центростремительная сила — это реальная сила, а центробежная сила — это фиктивная сила, возникающая во вращающейся системе отсчета.
- Центростремительная сила действует по направлению к центру круга, а центробежная сила направлена от центра во вращающейся раме.
Центростремительная и центробежная сила
Разница между центростремительная и центробежная сила заключается в том, что направление центростремительной силы — от объекта к центру, а с другой стороны, в случае центробежной силы направление силы — от центра к объекту. Центробежная сила действует в направлении, противоположном центростремительной силе.
Хотите сохранить эту статью на потом? Нажмите на сердечко в правом нижнем углу, чтобы сохранить в свой собственный блок статей!
Эта центростремительная сила имеет фиксированное направление, то есть эта сила действует по радиусу кривизны, и она направлена от объекта к центру кривизны.
Есть много примеров действия этой силы в реальном времени.
Например, вращающийся по орбите спутник или карусель. Оба они являются примерами центростремительной силы.
Согласно закону Ньютона, каждое действие имеет равное и противоположное противодействие. So по этому закону центростремительная сила должна иметь противоположную силу. Это привело к существованию центробежной силы.
Эта центробежная сила называется силой трения. Это не настоящая сила; это инерция эффекта движения тела.
Сравнительная таблица
| Параметры сравнения | Центростремительная сила | Центробежная сила |
|---|---|---|
| Определение | Это сила, способная заставить объект двигаться по круговой траектории. | Это тенденция конкретного объекта улетать от центра. |
| Руководство | Сила действует по радиусу окружности и направлена от объектов к центру. | Сила направлена по радиусу и направлена к объекту из центра |
| Определяется | Эта теория была впервые открыта и определена сэром Исааком Ньютоном. | Эту теорию впервые открыл и определил Христиан Гюйгенс. |
| Статус | Это реальная сила, которая воздействует на движение тела и удерживает тело в движении по круговой траектории. | Это не настоящая сила. Это инерция эффекта движения тела |
| Год открытия | 1684 | 1659 |
Что такое центростремительная сила?
Впервые была открыта теория центростремительной силы. by Сэр Исаак Ньютон в 1685 году. Определение этой силы состоит в том, что это сила, способная заставить объект продолжать двигаться по круговой траектории.
Центростремительная сила наблюдается и в нашей обычной жизни.
Для вывода центростремительной силы существует множество формул. Формулы в основном включают массу объекта, скорость объекта, радиус кривизны.
Эти значения необходимы для расчета величины центростремительной силы. Центростремительная сила представляет собой вектор, имеющий как величину, так и направление.
Эта центростремительная сила имеет фиксированное направление, то есть эта сила действует по радиусу кривизны, и она направлена от объекта к центру кривизны.
Есть много примеров действия этой силы в реальном времени. Например, вращающийся по орбите спутник или карусель. Оба они являются примерами центростремительной силы.
Благодаря наличию этой силы спутник или кони карусели движутся по определенной орбите.
Эта сила является реальной силой, которая влияет на движение тела и заставляет тело двигаться по круговой траектории. Итак, эта сила имеет не только направление, но и величину.
Что такое центробежная сила?
Сэр Кристиан Гюйгенс впервые разработал теорию центробежной силы. Эта теория была разработана в 1659 году. Теория центробежной силы на самом деле является силой, противоположной центростремительной силе.
Центростремительная сила — это ньютоновская сила, при которой сила, действующая на объект, направлена к центру вращающегося объекта.
Центробежная сила возникает за счет инерции вращающегося объекта.
По закону Ньютона центростремительная сила должна иметь противоположную силу. Это привело к существованию центробежной силы.
Эту центробежную силу также можно назвать силой трения, поскольку она действует в направлении, противоположном направлению центростремительной силы. Это не настоящая сила; это инерция эффекта движения тела.
Эта сила стремится убежать от объекта во внешнее поле больше, чем на орбиту. Например, гравитон — это аттракцион, который присутствует в некоторых парках развлечений.
В этой поездке гонщик наслаждается ощущением бегства за пределы орбиты. Это один из примеров центробежной силы.
Основные различия между центростремительной и центробежной силой
- Центростремительная сила — это сила, способная заставить объект двигаться по круговой траектории. В отличие от этого, центробежная сила — это стремление конкретного объекта улететь от центра.
- Центростремительная сила действует по радиусу окружности и направлена от тел к центру.
С другой стороны, центробежная сила действует по радиусу и направлена к объекту из центра. - Центростремительная сила — это реальная сила, которая воздействует на движущееся тело и заставляет тело двигаться по круговой траектории. Напротив, центробежная сила не реальна; это инерция эффекта движения тела.
- Центростремительная сила была открыта Исааком Ньютоном. С другой стороны, центробежная сила была открыта Христианом Гюйгенсом.
- Центростремительная сила была открыта в 1684 году. С другой стороны, центробежная сила была открыта в 1659 году.
С другой стороны, центробежная сила действует по радиусу и направлена к объекту из центра.Рекомендации
- https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.72.026112
- https://search.proquest.com/openview/3f0f2cca36d71200dc8bd58429755b06/1?pq-origsite=gscholar&cbl=105379
Один запрос?
Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы предоставить вам ценность. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/родными.
ДЕЛИТЬСЯ ♥️
Пиюш Ядав
Пиюш Ядав последние 25 лет работал физиком в местном сообществе. Он физик, увлеченный тем, чтобы сделать науку более доступной для наших читателей. Он имеет степень бакалавра естественных наук и диплом о высшем образовании в области наук об окружающей среде. Подробнее о нем можно прочитать на его био страница.
Центростремительная и центробежная сила: разница и сравнение
Центростремительная и центробежная силы похожи по произношению и в большей или меньшей степени связаны с дамским полем. Но они не могут использоваться взаимозаменяемо.
Научная викторина
Проверьте свои знания по темам, связанным с наукой
1 / 10
Нить накала электрической лампочки состоит из
вольфрам
нихром
графит
железо
2 / 10
Каково научное название лягушки?
Анура
Хомо сапиенс
Кошачий кот
Mangifera Indica
3 / 10
Болотный газ
азот
этан
метан
Гидрирование
4 / 10
Постоянную жесткость воды можно устранить добавлением
карбонат натрия
квасцы
перманганат калия
известь
5 / 10
Химическая реакция с выделением энергии называется:
эндотермический
экзотермический
6 / 10
Связь, возникающая между неметаллами и неметаллами, называется ___________.
Ионная связь
Ковалентная связь
Неметаллическая связь
7 / 10
Назовите ткань, из которой шьют бронежилеты?
Утюг
Алюминий
Сталь
Кевлар
8 / 10
Листы оцинкованного железа имеют покрытие
вести
хром
цинк
банка
9 / 10
Самое твердое вещество, доступное на Земле, это
Золото
Утюг
Алмазные
Платина
10 / 10
После химической реакции свойства продуктов __________.
То же, что и свойства реагентов
Отличие от свойств реагентов
Сочетание свойств реагентов
ваш счет
Есть разница между центростремительной и центробежной силами. Итак, чтобы лучше понять эти концепции, вот несколько различий между ними.
Основные выводы
- Центростремительная сила — это внутренняя сила, действующая на объект, движущийся по круговой траектории, удерживая его в движении. Напротив, центробежная сила — это воспринимаемая внешняя сила, испытываемая объектом из-за инерции.
- Центростремительная сила — это реальная сила, а центробежная сила — это фиктивная сила, возникающая во вращающейся системе отсчета.
- Центростремительная сила действует по направлению к центру круга, а центробежная сила направлена от центра во вращающейся раме.
Центростремительная и центробежная сила
Разница между центростремительная и центробежная сила заключается в том, что направление центростремительной силы — от объекта к центру, а с другой стороны, в случае центробежной силы направление силы — от центра к объекту. Центробежная сила действует в направлении, противоположном центростремительной силе.
Хотите сохранить эту статью на потом? Нажмите на сердечко в правом нижнем углу, чтобы сохранить в свой собственный блок статей!
Эта центростремительная сила имеет фиксированное направление, то есть эта сила действует по радиусу кривизны, и она направлена от объекта к центру кривизны.
Есть много примеров действия этой силы в реальном времени.
Например, вращающийся по орбите спутник или карусель. Оба они являются примерами центростремительной силы.
Согласно закону Ньютона, каждое действие имеет равное и противоположное противодействие. So по этому закону центростремительная сила должна иметь противоположную силу. Это привело к существованию центробежной силы.
Эта центробежная сила называется силой трения. Это не настоящая сила; это инерция эффекта движения тела.
Сравнительная таблица
| Параметры сравнения | Центростремительная сила | Центробежная сила |
|---|---|---|
| Определение | Это сила, способная заставить объект двигаться по круговой траектории. | Это тенденция конкретного объекта улетать от центра. |
| Руководство | Сила действует по радиусу окружности и направлена от объектов к центру. | Сила направлена по радиусу и направлена к объекту из центра |
| Определяется | Эта теория была впервые открыта и определена сэром Исааком Ньютоном. | Эту теорию впервые открыл и определил Христиан Гюйгенс. |
| Статус | Это реальная сила, которая воздействует на движение тела и удерживает тело в движении по круговой траектории. | Это не настоящая сила. Это инерция эффекта движения тела |
| Год открытия | 1684 | 1659 |
Что такое центростремительная сила?
Впервые была открыта теория центростремительной силы. by Сэр Исаак Ньютон в 1685 году. Определение этой силы состоит в том, что это сила, способная заставить объект продолжать двигаться по круговой траектории.
Центростремительная сила наблюдается и в нашей обычной жизни.
Для вывода центростремительной силы существует множество формул. Формулы в основном включают массу объекта, скорость объекта, радиус кривизны.
Эти значения необходимы для расчета величины центростремительной силы. Центростремительная сила представляет собой вектор, имеющий как величину, так и направление.
Эта центростремительная сила имеет фиксированное направление, то есть эта сила действует по радиусу кривизны, и она направлена от объекта к центру кривизны.
Есть много примеров действия этой силы в реальном времени. Например, вращающийся по орбите спутник или карусель. Оба они являются примерами центростремительной силы.
Благодаря наличию этой силы спутник или кони карусели движутся по определенной орбите.
Эта сила является реальной силой, которая влияет на движение тела и заставляет тело двигаться по круговой траектории. Итак, эта сила имеет не только направление, но и величину.
Что такое центробежная сила?
Сэр Кристиан Гюйгенс впервые разработал теорию центробежной силы. Эта теория была разработана в 1659 году. Теория центробежной силы на самом деле является силой, противоположной центростремительной силе.
Центростремительная сила — это ньютоновская сила, при которой сила, действующая на объект, направлена к центру вращающегося объекта.
Центробежная сила возникает за счет инерции вращающегося объекта.
По закону Ньютона центростремительная сила должна иметь противоположную силу. Это привело к существованию центробежной силы.
Эту центробежную силу также можно назвать силой трения, поскольку она действует в направлении, противоположном направлению центростремительной силы. Это не настоящая сила; это инерция эффекта движения тела.
Эта сила стремится убежать от объекта во внешнее поле больше, чем на орбиту. Например, гравитон — это аттракцион, который присутствует в некоторых парках развлечений.
В этой поездке гонщик наслаждается ощущением бегства за пределы орбиты. Это один из примеров центробежной силы.
Основные различия между центростремительной и центробежной силой
- Центростремительная сила — это сила, способная заставить объект двигаться по круговой траектории. В отличие от этого, центробежная сила — это стремление конкретного объекта улететь от центра.
- Центростремительная сила действует по радиусу окружности и направлена от тел к центру. С другой стороны, центробежная сила действует по радиусу и направлена к объекту из центра.
- Центростремительная сила — это реальная сила, которая воздействует на движущееся тело и заставляет тело двигаться по круговой траектории. Напротив, центробежная сила не реальна; это инерция эффекта движения тела.
- Центростремительная сила была открыта Исааком Ньютоном. С другой стороны, центробежная сила была открыта Христианом Гюйгенсом.
- Центростремительная сила была открыта в 1684 году. С другой стороны, центробежная сила была открыта в 1659 году.
С другой стороны, центробежная сила действует по радиусу и направлена к объекту из центра.Рекомендации
- https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.72.026112
- https://search.proquest.com/openview/3f0f2cca36d71200dc8bd58429755b06/1?pq-origsite=gscholar&cbl=105379
Один запрос?
Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы предоставить вам ценность. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/родными.
ДЕЛИТЬСЯ ♥️
Пиюш Ядав
Пиюш Ядав последние 25 лет работал физиком в местном сообществе. Он физик, увлеченный тем, чтобы сделать науку более доступной для наших читателей. Он имеет степень бакалавра естественных наук и диплом о высшем образовании в области наук об окружающей среде. Подробнее о нем можно прочитать на его био страница.
Что такое центробежные и центростремительные силы?
Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.
(Изображение предоставлено: Энтони Чинг/Getty Images)
Центростремительные и центробежные силы — это силы, действующие на вращающиеся объекты. Центростремительная сила заставляет объект двигаться по кругу и всегда направлена к центру этого круга. Например, гравитационная сила Солнца является центростремительной силой, удерживающей Земля вращается вокруг нее. Между тем, центробежная сила — это кажущаяся внешняя сила, действующая на объект, который движется по кругу.
Примером центробежной силы может быть ощущение, возникающее при езде на карусели, которое заставляет вас лететь наружу.
Разница между центростремительной и центробежной силами
Основное различие между центростремительной и центробежной силами заключается в том, что центростремительная сила — это сила, направленная к центру окружности, которая заставляет объект двигаться по круговой траектории, а центробежная сила — это сила, направленная к центру окружности. ощущение, которое испытывает объект, когда он движется по этой круговой траектории, причем это ощущение как бы отталкивает его от центра круга.
Люди испытывают на себе действие центробежной силы, когда поворачивают за угол в машине или когда самолет входит в поворот. Это происходит при отжиме стиральной машины или когда дети катаются на каруселях. Однажды она может даже обеспечить искусственную гравитацию для космических кораблей и космических станций — если мы сможем заставить космический корабль вращаться достаточно быстро, центробежная сила может обеспечить некоторое подобие нормального ощущения гравитации.
Но центробежную силу часто путают с ее аналогом, центростремительной силой, потому что они очень тесно связаны — по сути, это две стороны одной медали.
Центростремительная сила — это название, данное любой силе, которая заставляет объект двигаться по кругу — представьте себе камень, привязанный к концу веревки, а другой конец — к чему-то или в вашей руке. Когда струна закручена, натяжение этой струны не дает камню улететь по прямой линии. Это напряжение направлено внутрь, к центру круга. В качестве другого примера, гравитация Солнца обеспечивает центростремительную силу, которая заставляет планеты двигаться по своим орбитам.
Центростремительная сила всегда направлена перпендикулярно направлению движения объекта. Если вы едете в машине, а дорога изгибается и поворачивает влево, нормальная сила от дороги с креном будет толкать машину влево. Если бы центростремительная сила внезапно исчезла, автомобиль продолжал бы двигаться прямолинейно.
С другой стороны, центробежная сила — это кажущаяся сила, которую ощущает объект, когда он движется по криволинейной траектории, и эта кажущаяся сила направлена в направлении от центра траектории вращения, согласно Кристоферу С.
Бэрду. в Университет Западного Техаса A&M .
Центробежная сила направлена наружу, а центростремительная притягивает вращающийся объект внутрь. (Изображение предоставлено: Future)
Обратите внимание, что хотя центростремительная сила является фактической силой, центробежная сила определяется как кажущаяся сила. Другими словами, при вращении массы на струне струна воздействует на массу внутренней центростремительной силой, в то время как масса «кажется» воздействующей на струну внешней центробежной силой.
«Разница между центростремительной и центробежной силой связана с разными «системами отсчета», то есть с разными точками зрения, с которых вы что-то измеряете», — сказал Эндрю А. Ганс, физик-исследователь из Вашингтонского университета. «Центростремительная сила и центробежная сила на самом деле являются одной и той же силой, только в противоположных направлениях, потому что они воспринимаются из разных систем отсчета».
Если вы наблюдаете за вращающейся системой снаружи, вы видите внутреннюю центростремительную силу, которая заставляет вращающееся тело двигаться по окружности.-6.jpg)
Однако, если вы являетесь частью вращающейся системы, вы испытываете кажущуюся центробежную силу, отталкивающую вас от центра круга, хотя на самом деле вы ощущаете внутреннюю центростремительную силу, которая не дает вам буквально уйти по касательной. .
Вернемся к примеру с автомобилем после поворота с креном. Если вы наблюдаете снаружи, вы можете наблюдать центростремительную силу, толкающую автомобиль внутрь к центру, заставляя его двигаться по кругу. Но если вы едете внутри машины, вместо этого вы чувствуете силу, пытающуюся оттолкнуть вас от центра круга — это центробежная сила.
Центробежная сила и законы движения Ньютона
Эта кажущаяся внешняя сила описывается законами движения Ньютона. Первый закон Ньютона гласит, что «тело в состоянии покоя останется в покое, а тело в движении останется в движении, если на него не действует внешняя сила».
Если массивное тело движется в пространстве по прямой линии, его инерция заставит его двигаться по прямой линии, если внешняя сила не заставит его ускориться, замедлиться или изменить направление.
2/r.
Третий закон Ньютона гласит, что «на каждое действие есть равное и противоположное противодействие». Точно так же, как гравитация заставляет вас воздействовать на землю, кажется, что земля оказывает равную и противоположную силу на ваши ноги. Когда вы находитесь в разгоняющемся автомобиле, сиденье оказывает на вас силу, направленную вперед, точно так же, как кажется, что вы оказываете на сиденье силу, направленную назад.
В случае вращающейся системы центростремительная сила притягивает массу внутрь, следуя по кривой траектории, в то время как масса, кажется, выталкивается наружу из-за своей инерции. Однако в каждом из этих случаев прилагается только одна реальная сила, а другая — только кажущаяся сила.
Примеры центростремительной силы
Центростремительная сила используется во многих приложениях. Одним из них является моделирование ускорения космического запуска для подготовки космонавтов. Когда ракета запускается впервые, она настолько загружена топливом и окислителем, что едва может двигаться.
Однако по мере подъема он сжигает топливо с огромной скоростью, постоянно теряя массу. Второй закон Ньютона гласит, что сила равна массе, умноженной на ускорение, или F = ma.
В большинстве случаев масса остается постоянной. Однако у ракеты ее масса резко меняется, а сила — в данном случае тяга ракетных двигателей — остается почти постоянной. Это приводит к тому, что ускорение к концу фазы разгона увеличивается в несколько раз по сравнению с нормальной гравитацией. 900:05 НАСА использует большие центрифуги для подготовки астронавтов к этому экстремальному ускорению. В этом случае центростремительная сила создается за счет того, что спинка сиденья давит на космонавта внутрь.
Лабораторные центрифуги быстро вращаются и воздействуют центростремительной силой на жидкости, такие как кровь, которые затем разделяются в зависимости от их плотности. (Изображение предоставлено Shutterstock)
Статьи по теме
Другой пример применения центростремительной силы — лабораторные центрифуги, которые используются для ускорения осаждения взвешенных в жидкости частиц.
Одним из распространенных применений этой технологии является подготовка образцов крови для анализа. Согласно Веб-сайт Experimental Biosciences Университета Райса , «Уникальная структура крови позволяет очень легко отделить эритроциты от плазмы и других форменных элементов с помощью дифференциального центрифугирования».
При нормальной силе тяжести тепловое движение вызывает непрерывное перемешивание, что предотвращает осаждение клеток крови из образца цельной крови. Однако типичная лабораторная центрифуга может развивать ускорение, в 600–2000 раз превышающее ускорение в раз при нормальной силе тяжести 9.0006 . Это вынуждает тяжелые эритроциты оседать на дно и расслаивает различные компоненты раствора на слои в соответствии с их плотностью.
Эта статья была обновлена 11 ноября 2021 г. редактором Live Science Беном Биггсом.
Дополнительные ресурсы
Вы можете узнать больше об основах центростремительной силы в Swinburne University of Technology .
SciShow предоставляет отличное видео-введение в тему, где они объясняют и сравнивают центростремительную и центробежную силы . И Khan Academy предлагает математическое обсуждение темы в этой статье.
Библиография
Кун, Карл Ф., «Основы физики: руководство для самообучения», Джосси-Басс (2020)
Морин, Дэвид, «Введение в классическую механику», Cambridge University Press (2008)
Будьте в курсе последних научных новостей, подписавшись на нашу рассылку Essentials.
Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future. Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров.
Джим Лукас — автор статей для Live Science. Он охватывает физику, астрономию и инженерное дело. Джим окончил Университет штата Миссури, где получил степень бакалавра наук в области физики, а также астрономию и техническое письмо. После окончания университета он работал в Лос-Аламосской национальной лаборатории системным администратором, техническим писателем-редактором и специалистом по ядерной безопасности.
Помимо написания статей, он редактирует статьи в научных журналах по различным тематическим направлениям.
1
Посмотрите на «чудовищное» солнечное пятно, вызвавшее Кэррингтонское событие, самую разрушительную солнечную бурю в истории человечества
2
Откуда берутся медоносные пчелы? Новое исследование «переворачивает стандартную картину с ног на голову» 3
Ветер а солнечная энергия впервые обогнала угольную в США
5
Косатка Белая Глэдис могла быть беременна, когда начала нападать на лодки уарий обнаружен в Нидерландах
2
Земля термосфера достигает максимальной температуры за 20 лет после бомбардировки солнечными бурями
3
Косатки потопили 3 лодки в Европе и, похоже, учат других делать то же самое. Но почему?
4
Касатка таранит лодку у побережья Шотландии, в 2000 милях от первоначального нападения
5
Максимум солнечной активности может ударить по нам сильнее и раньше, чем мы думали.
Насколько опасным будет хаотичный пик солнца?
Насколько опасным будет хаотичный пик солнца?Что такое центробежные и центростремительные силы?
Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.
(Изображение предоставлено: Энтони Чинг/Getty Images)
Центростремительные и центробежные силы – это силы, действующие на вращающиеся объекты. Центростремительная сила заставляет объект двигаться по кругу и всегда направлена к центру этого круга. Например, гравитационная сила Солнца — это центростремительная сила, которая удерживает Земли на орбите вокруг себя. Между тем, центробежная сила — это кажущаяся внешняя сила, действующая на объект, который движется по кругу. Примером центробежной силы может быть ощущение, возникающее при езде на карусели, которое заставляет вас лететь наружу.
Разница между центростремительной и центробежной силами
Основное различие между центростремительной и центробежной силами заключается в том, что центростремительная сила — это сила, направленная к центру окружности, которая заставляет объект двигаться по круговой траектории, а центробежная сила — это сила, направленная к центру окружности.
ощущение, которое испытывает объект, когда он движется по этой круговой траектории, причем это ощущение как бы отталкивает его от центра круга.
На людей действует центробежная сила, когда они поворачивают за угол в машине или когда самолет входит в поворот. Это происходит при отжиме стиральной машины или когда дети катаются на каруселях. Однажды она может даже обеспечить искусственную гравитацию для космических кораблей и космических станций — если мы сможем заставить космический корабль вращаться достаточно быстро, центробежная сила может обеспечить некоторое подобие нормального ощущения гравитации.
Но центробежную силу часто путают с ее аналогом, центростремительной силой, потому что они очень тесно связаны — по сути, это две стороны одной медали.
Центростремительная сила — это название, данное любой силе, которая заставляет объект двигаться по кругу — подумайте о камне, привязанном к концу веревки, а другой конец привязан к чему-то или в вашей руке. Когда струна закручена, натяжение этой струны не дает камню улететь по прямой линии.
Это напряжение направлено внутрь, к центру круга. В качестве другого примера, солнце гравитация обеспечивает центростремительную силу, которая заставляет планеты двигаться по своим орбитам.
Центростремительная сила всегда направлена перпендикулярно направлению движения объекта. Если вы едете в машине, а дорога изгибается и поворачивает влево, нормальная сила от дороги с креном будет толкать машину влево. Если бы центростремительная сила внезапно исчезла, автомобиль продолжал бы двигаться прямолинейно.
С другой стороны, центробежная сила — это кажущаяся сила, которую ощущает объект, когда он движется по криволинейной траектории, и эта кажущаяся сила направлена в направлении от центра траектории вращения, согласно Кристоферу С. Бэрду. в Университет Западного Техаса A&M .
Центробежная сила направлена наружу, а центростремительная притягивает вращающийся объект внутрь. (Изображение предоставлено: Future)
Обратите внимание, что хотя центростремительная сила является фактической силой, центробежная сила определяется как кажущаяся сила.
Другими словами, при вращении массы на струне струна воздействует на массу внутренней центростремительной силой, в то время как масса «кажется» воздействующей на струну внешней центробежной силой.
«Разница между центростремительной и центробежной силой связана с разными «системами отсчета», то есть с разными точками зрения, с которых вы что-то измеряете», — сказал Эндрю А. Ганс, физик-исследователь из Вашингтонского университета. «Центростремительная сила и центробежная сила на самом деле являются одной и той же силой, только в противоположных направлениях, потому что они воспринимаются из разных систем отсчета».
Если вы наблюдаете за вращающейся системой снаружи, вы видите внутреннюю центростремительную силу, которая заставляет вращающееся тело двигаться по окружности. Однако, если вы являетесь частью вращающейся системы, вы испытываете кажущуюся центробежную силу, отталкивающую вас от центра круга, хотя на самом деле вы ощущаете внутреннюю центростремительную силу, которая не дает вам буквально уйти по касательной.
.
Вернемся к примеру с автомобилем после поворота с креном. Если вы наблюдаете снаружи, вы можете наблюдать центростремительную силу, толкающую автомобиль внутрь к центру, заставляя его двигаться по кругу. Но если вы едете внутри машины, вместо этого вы чувствуете силу, пытающуюся оттолкнуть вас от центра круга — это центробежная сила.
Центробежная сила и законы движения Ньютона
Эта кажущаяся внешняя сила описывается законами движения Ньютона. Первый закон Ньютона гласит, что «тело в состоянии покоя останется в покое, а тело в движении останется в движении, если на него не действует внешняя сила».
Если массивное тело движется в пространстве по прямой линии, его инерция заставит его двигаться по прямой линии, если внешняя сила не заставит его ускориться, замедлиться или изменить направление. Чтобы он двигался по круговой траектории без изменения скорости, к его траектории должна быть приложена непрерывная центростремительная сила. Радиус (r) этой окружности равен массе (m), умноженной на квадрат скорости (v), деленный на центростремительную силу (F), или r = mv^2/F.
2/r.
Третий закон Ньютона гласит, что «на каждое действие есть равное и противоположное противодействие». Точно так же, как гравитация заставляет вас воздействовать на землю, кажется, что земля оказывает равную и противоположную силу на ваши ноги. Когда вы находитесь в разгоняющемся автомобиле, сиденье оказывает на вас силу, направленную вперед, точно так же, как кажется, что вы оказываете на сиденье силу, направленную назад.
В случае вращающейся системы центростремительная сила притягивает массу внутрь, следуя по кривой траектории, в то время как масса, кажется, выталкивается наружу из-за своей инерции. Однако в каждом из этих случаев прилагается только одна реальная сила, а другая — только кажущаяся сила.
Примеры центростремительной силы
Центростремительная сила используется во многих приложениях. Одним из них является моделирование ускорения космического запуска для подготовки космонавтов. Когда ракета запускается впервые, она настолько загружена топливом и окислителем, что едва может двигаться.
Однако по мере подъема он сжигает топливо с огромной скоростью, постоянно теряя массу. Второй закон Ньютона гласит, что сила равна массе, умноженной на ускорение, или F = ma.
В большинстве случаев масса остается постоянной. Однако у ракеты ее масса резко меняется, а сила — в данном случае тяга ракетных двигателей — остается почти постоянной. Это приводит к тому, что ускорение к концу фазы разгона увеличивается в несколько раз по сравнению с нормальной гравитацией. 900:05 НАСА использует большие центрифуги для подготовки астронавтов к этому экстремальному ускорению. В этом случае центростремительная сила создается за счет того, что спинка сиденья давит на космонавта внутрь.
Лабораторные центрифуги быстро вращаются и воздействуют центростремительной силой на жидкости, такие как кровь, которые затем разделяются в зависимости от их плотности. (Изображение предоставлено Shutterstock)
Статьи по теме
Другой пример применения центростремительной силы — лабораторные центрифуги, которые используются для ускорения осаждения взвешенных в жидкости частиц.
Одним из распространенных применений этой технологии является подготовка образцов крови для анализа. Согласно Веб-сайт Experimental Biosciences Университета Райса , «Уникальная структура крови позволяет очень легко отделить эритроциты от плазмы и других форменных элементов с помощью дифференциального центрифугирования».
При нормальной силе тяжести тепловое движение вызывает непрерывное перемешивание, что предотвращает осаждение клеток крови из образца цельной крови. Однако типичная лабораторная центрифуга может развивать ускорение, в 600–2000 раз превышающее ускорение в раз при нормальной силе тяжести 9.0006 . Это вынуждает тяжелые эритроциты оседать на дно и расслаивает различные компоненты раствора на слои в соответствии с их плотностью.
Эта статья была обновлена 11 ноября 2021 г. редактором Live Science Беном Биггсом.
Дополнительные ресурсы
Вы можете узнать больше об основах центростремительной силы в Swinburne University of Technology .
SciShow предоставляет отличное видео-введение в тему, где они объясняют и сравнивают центростремительную и центробежную силы . И Khan Academy предлагает математическое обсуждение темы в этой статье.
Библиография
Кун, Карл Ф., «Основы физики: руководство для самообучения», Джосси-Басс (2020)
Морин, Дэвид, «Введение в классическую механику», Cambridge University Press (2008)
Будьте в курсе последних научных новостей, подписавшись на нашу рассылку Essentials.
Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future. Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров.
Джим Лукас — автор статей для Live Science. Он охватывает физику, астрономию и инженерное дело. Джим окончил Университет штата Миссури, где получил степень бакалавра наук в области физики, а также астрономию и техническое письмо. После окончания университета он работал в Лос-Аламосской национальной лаборатории системным администратором, техническим писателем-редактором и специалистом по ядерной безопасности.