Įcentrinė ir išcentrinė jėga

Šioje temoje nagrinėjama įcentrinė jėga, atsirandanti kūnui judant apskritimu, ir jos ryšys su kūno mase, greičiu bei trajektorijos spinduliu. Taip pat aptariama išcentrinė jėga, kuri yra įcentrinės jėgos atoveiksmis, bei šių jėgų taikymas kasdieniame gyvenime, pvz., transporto priemonių judėjime posūkiuose.

Įcentrinė ir išcentrinė jėga
Kūnas, judantis apskritimu, patiria įcentrinį pagreitį (\(a_į\)), nukreiptą į apskritimo centrą. Pagal antrąjį Niutono dėsnį, šį pagreitį sukelia jėga, vadinama įcentrine jėga (\(F_į\)), kuri taip pat nukreipta į apskritimo centrą. Jos dydis apskaičiuojamas pagal formulę: \(F_į = m rac{v^2}{R}\), kur \(m\) yra kūno masė, \(v\) – linijinis greitis, \(R\) – trajektorijos spindulys. Įcentrinė jėga gali būti įvairios prigimties (pvz., trinties, tamprumo, gravitacijos) arba kelių jėgų atstojamoji. Pagal trečiąjį Niutono dėsnį, įcentrinei jėgai egzistuoja lygi jai dydžiu, bet priešingos krypties atoveikio jėga – išcentrinė jėga. Svarbu: įcentrinė jėga veikia patį apskritimu judantį kūną, o išcentrinė jėga veikia ryšį ar kūną, kuris sukelia judėjimą apskritimu. Šios jėgos veikia skirtingus kūnus.
Įcentrinė jėga
Įcentrinė jėga – tai jėga, sukelianti kūno įcentrinį pagreitį, kai kūnas juda kreive, pavyzdžiui, apskritimu, trajektorija. Ji visada nukreipta į apskritimo centrą. Įcentrinė jėga gali būti įvairios prigimties (trinties, tamprumo, gravitacijos ir kt.). Ji apskaičiuojama pagal formulę \(F_i = m * v^2/R\), kur \(m\) – kūno masė, \(v\) – linijinis greitis, \(R\) – apskritimo spindulys. Įcentrinė jėga yra tiesiogiai proporcinga kūno masei ir greičio kvadratui, bei atvirkščiai proporcinga trajektorijos spinduliui.
Įcentrinė jėga
Įcentrinė jėga yra jėga, kuri verčia kūną judėti apskritimine trajektorija, suteikdama jam įcentrinį pagreitį. Ji visada nukreipta į apskritimo centrą, statmenai kūno momentiniam greičiui. Pagal antrąjį Niutono dėsnį, įcentrinė jėga (\(F_į\)) yra kūno masės (\(m\)) ir įcentrinio pagreičio (\(a_į\)) sandauga: \(F_į = m \cdot a_į\). Kadangi įcentrinis pagreitis išreiškiamas kaip \(a_į = v^2/R\) (čia \(v\) – linijinis greitis, \(R\) – apskritimo spindulys), įcentrinės jėgos formulė yra \(F_į = m \cdot v^2/R\). Įcentrinę jėgą gali sukelti įvairios prigimties jėgos (pvz., trinties, tamprumo, gravitacijos), veikiančios kaip atstojamoji.
Įcentrinės jėgos taikymas posūkiuose
Važiuojant posūkiu, įcentrinės jėgos vaidmenį dažnai atlieka trinties jėga tarp padangų ir kelio dangos. Jeigu trintis nepakankama, automobilis gali nulėkti nuo kelio. Dviratininkai, važiuodami posūkiu, pasvyra į posūkio centrą – sunkio ir kelio reakcijos jėgų atstojamoji tampa įcentrine jėga.
Išcentrinė jėga
Pagal trečiąjį Niutono dėsnį, kiekvienam veiksmui yra lygus ir priešingas atoveiksmis. Kai kūną veikia įcentrinė jėga (pvz., virvutė tempia sukama akmenį į centrą), tai kūnas veikia jį veikiantį ryšį (pvz., virvutę) jėga, vadinama išcentrine. Išcentrinė jėga veikia ne patį apskritimu judantį kūną, o ryšį, kuris tą kūną laiko trajektorijoje. Ji yra lygi įcentrinei jėgai dydžiu (\(F_{išc} = F_į\)), bet nukreipta priešinga kryptimi – nuo centro. Svarbu atskirti išcentrinę jėgą (veikiančią ryšį) nuo kūno inercijos pasireiškimo (polinkio judėti tiesiai), kurį jaučia pats kūnas.
Išcentrinė jėga
Pagal trečiąjį Niutono dėsnį, kiekvienam veiksmui yra lygus ir priešingas atoveiksmis. Kūnui judant apskritimu, išcentrinė jėga yra atsakas į įcentrinės jėgos poveikį. Įcentrinė jėga veikia apskritimu judantį kūną, o išcentrinė jėga veikia ryšį (pvz., virvutę), verčiantį kūną judėti apskritimu. Šios jėgos veikia skirtingus kūnus.
Kelio sankasos ir jų paskirtis
Siekiant užtikrinti saugų eismą posūkiuose, lenktynių trasose ir geležinkeliuose įrengiamos sankasos. Išorinis kelio ar bėgių kraštas pakeliamas, sudarant nuolydį į posūkio centrą. Šis nuolydis leidžia dalį sunkio jėgos paversti įcentrine jėga.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com