Cómo masa, velocidad y radio de afectar a la fuerza centrípeta

Misa, la velocidad, y el radio son todos los relacionados al calcular la fuerza centrípeta. De hecho, cuando se conoce esta información, puede utilizar las ecuaciones de la física para calcular la cantidad de fuerza que se requiere para mantener un objeto que se mueve en un círculo a la misma velocidad.

Siempre hay que acelerar un objeto hacia el centro del círculo para mantenerlo en movimiento en movimiento circular. Si un objeto se mueve en movimiento circular uniforme a la velocidad v y el radio r, usted puede encontrar la magnitud de la aceleración centrípeta con la siguiente ecuación:

Debido a la fuerza es igual a masa por aceleración, F = mla, y porque aceleración centrípeta es igual a v²/r, se puede determinar la magnitud de la fuerza centrípeta necesaria para mantener un objeto en movimiento en movimiento circular uniforme con la siguiente ecuación:

Esta ecuación indica la magnitud de la fuerza que se necesita para mover un objeto de una masa dada, m, en un círculo con un radio dado, r, y la velocidad lineal, v. (Recuerde que la dirección de la fuerza es siempre hacia el centro del círculo.)

Piense en cómo se ve afectada la fuerza si se cambia una de las otras variables. La ecuación muestra que si aumenta la masa o la velocidad, usted necesitará una fuerza-más grande si se disminuye el radio, estás dividiendo por un número más pequeño, por lo que también necesitará una fuerza mayor. He aquí cómo estas ideas se manifiestan en el mundo real:

• El aumento de masa. Usted puede tener un momento fácil pivotar una pelota de golf en una cuerda en un círculo, pero si reemplaza la pelota de golf con una bala de cañón, cuidado. Es posible que ahora tienen que azotar 10 kilogramos alrededor en el extremo de una cuerda de 1,0 metros cada medio segundo. Como usted puede decir, se necesita un heck de mucho más fuerza.

• El aumento de la velocidad. No estoy interesado en hacer girar balas de cañón? Luego imagine que usted está conduciendo su coche alrededor de un círculo. Si vas a ir muy lentamente alrededor del círculo, los neumáticos no tienen ningún problema generar suficiente fuerza de fricción para seguir jugando en el círculo. Pero si usted va demasiado rápido, entonces sus neumáticos ya no pueden generar la fuerza de fricción que actúa hacia el centro del círculo, por lo que empezar a patinar.

• La disminución de la radio. Se puede ver el efecto de la radio en el coche dando vueltas en un círculo. Si usted conduce su coche a una velocidad fija en un círculo de más y más pequeño radio, con el tiempo sus neumáticos no serán capaces de suministrar suficiente fuerza centrípeta de la fricción, y usted patinar fuera de la trayectoria circular.

  
  Una pelota de golf en una cadena que viaja con velocidad constante.

He aquí un ejemplo: La bola de la figura se mueve a 12,6 metros / segundo en una cuerda de 1,0 metros. ¿Cuánta fuerza Qué se necesita para hacer que una bala de cañón movimiento 10,0 kilogramos en el mismo círculo a la misma velocidad? Esto es lo que la ecuación es así:

Usted necesita alrededor de 1.590 newtons, o alrededor de 357 libras de fuerza (4.448 newtons están en una libra). Bastante fuerte!