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向心力有多大?

当事物在圈子里移动时,为什么总是有向心力呢?回想一下运动定律。如果某些东西沿着弯曲的路径行进,它的速度会一直在变化,因为它的方向一直在变化。如果速度在变化,它就会加速(即使它的速度是恒定的)。如果它在加速,就必须采取行动 - 有时候是一股非常大的力量。所有这些陈述都直接来自动议法。

大型NASA离心机

照片:现在这就是我所说的离心机!你可以看到站在底部,中心,戴着红色安全帽的小男人有多大。这是NASA用来观察太空船(甚至整个卫星)是否能承受极端力量的发射阶段模拟器。巨大的旋转臂由两个1250马力的马达提供动力,产生的力量可达30克(重力的30倍或典型过山车所感受力的 15倍 )。照片由美国宇航局戈达德太空飞行中心和美国宇航局提供。

高速旋转物体,你很快就会产生很大的力量。如果你曾经在衣物洗衣机上洗了一双厚重的窗帘,而且它们已经在鼓的一侧揉成一团,那么你会非常清楚地看到它。当谈到最后一次旋转时,机器将会敲打并咔哒作响并尽最大努力逃离厨房(可能在此过程中损坏自己)。当事物高速旋转时,所涉及的力量可能是巨大的。这就是为什么最好平衡洗衣机和混合负载(永远不要自己洗一个项目)以及为什么你需要非常小心地平衡实验室离心机。

向心力究竟有多大?物理定律告诉我们,使物体绕圆圈所需的向心力由这个小方程给出:

F =(mv 2)/ r

福建11选5走势图 这里,m是物体的质量,v是速度,r是圆的半径。因此,物体的质量越大,物体越快,保持转动所需的力就越大。

让我们尝试一些实数。假设你有一辆1000公斤的汽车绕着半径50米的弯道以40英里/小时(大约20米/秒)行驶。轮胎和道路之间的力是1000 x 20 x 20/50 = 8000牛顿或大约是典型人体重的10倍。当汽车绕弯道时,向心力从何而来?它只能来自一个地方:轮胎和道路之间的摩擦。对于四个小橡胶来说,一个人体重的十倍是相当大的力量轮胎提供,特别是当你认为每个轮胎只有一小部分接触路面时。现在使弯曲两次紧,你会看到力加倍到16,000牛顿(因为r减半)。如果汽车的速度加倍(v加倍),则力量将增加四倍,达到32,000牛顿(一个人的重量的40倍 - 或者相当于每个轮胎上10个人的力量)。这就是为什么你更容易高速打滑的原因:你的汽车轮胎和公路之间的摩擦不能提供足够的向心力来让你在一个圆圈内行进,所以你在切线时嗖嗖地说:你向自然鞠躬趋势并保持直线。

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