중심 가속도 및 원심력이란 무엇입니까?

중심 가속도는 원의 중심을 향한 가속도이며 원심력은 물체를 바깥쪽으로 당기는 것처럼 보이는 명백한 힘입니다. 원심력은 실제 힘이 아니라 관성의 결과입니다.

뉴턴의 제 2 법칙에 따르면 가속은 물체가 힘을받지 않으면 달성하기가 불가능하다. 신체는 중심체 힘을받을 때 중심 가속도를 경험합니다. 그러나, 원심력과 달리 원심력은 실제가 아니다 . 비록 우리가 거의 매일이 힘을 경험하더라도 물리학 자들은 물리 전문 용어에서 후자를 명백하다고 간주합니다. 중심 가속도는 선형 가속과 어떻게 다릅니 까? 원심력이 그렇지 않은 반면이 가속도를 부여하는 중심력이 왜 실제로 간주 되는가? 방법과 이유는 다음과 같습니다.

중심 가속도는 무엇입니까?

신체는 원으로 또는 적어도 아크로 이동해야 할 때 중심 가속도를 경험합니다. 그것을 일으키는 힘을 중심력이라고합니다. 이름에서 알 수 있듯이, 힘은 신체가 추적하는 원의 중심 또는 원의 중심을 향해 지시됩니다. 이러한 이유로 부여 된 중심 가속도는 radial 라고도합니다. 가속도.

신체는 운동 내내 모든 인스턴트에서 궤적을 끊임없이 변화시켜 원을 추적하고, 각 순간마다 중심적 증거를 경험합니다. 놀라운 것은 신체가 일정한 속도로 아크 또는 원을 추적 할 때에도 중심 가속도를 경험한다는 것입니다. 우리는 일반적으로 가속도를 속도의 변화로 정의하기 때문에 반 직관적입니다. 그러나 속도는 벡터이므로 방향뿐만 아니라 크기를 나타냅니다. 따라서 몸이 일정한 속도로 이동할 수 있지만 원의 각 지점에서 방향이 바뀌기 때문에 여전히 가속화됩니다.

원의 각 지점에서, 신체에는 두 개의 가속이 적용되며, 그 방향은 서로 수직입니다. 하나는 센터 또는 내부 을 향한 중심 가속도입니다. 두 번째 , 그러나 더 정확하게는 원에 대한 관심 지점에 접선.

가장 간단한 예를 생각해보십시오. 한쪽 끝에있는 실이 손가락으로 긴장을가하십시오. 손가락으로 긴장을가하십시오. 석재의 중심 가속도는 원의 중심, 즉 실의 긴장을 따라 손을 향한 긴장의 소스를 향해 지시됩니다. 돌은 갑자기 방출 될 때 선형 가속을 경험합니다. 당신은 돌이 즉시 단일 방향으로 던져지는 것을 알게 될 것입니다 - 순간은 중심력이없고, 관성은 선형으로 움직 이도록 강요합니다. 그런 다음 그 지점으로 그려진 탄젠트를 따라 즉석.

중심 가속도는 원의 중심을 향해 지시됩니다. 뉴턴이 입증 한 바와 같이, 몸은 힘이 적용되는 것과 같은 방향으로 가속화됩니다. 힘이 속도의 변화를 일으키는이 방향에 있기 때문입니다. 아래 다이어그램은 이것을 보여 주며,이 다이어그램은 중심 가속도에 대한 표현을 도출하는 데 사용할 수있는 다이어그램입니다.

원은 신체의 원형 궤적을 나타냅니다. 선형 속도 v, 가 있습니다 그리고 나중에, 지점에서 p ' , 선형 속도 v '가 있습니다 . 속도가 두 지점에 접하는 방법을 관찰하므로 반지름 r 에 수직이됩니다. 및 r ' 그들은 중앙에 묶여 있습니다. 논리적으로 속도 Δv 의 변화 또한 반경 Δr 의 변화에 ​​수직이다 . 결과적으로, 중심 가속도 a (c) , 이는 속도의 변화에 ​​관한 것입니다. Δv , 또한 Δr 에 수직이다 . 다이어그램에서 라인 이등분 Δr 을 추론 할 수 있습니다. 수직은 특히 원의 중심을 통과합니다. 이것은 또한 삼각형의 벡터로 설명 할 수 있습니다. 우리의 원에 인접한 작은 삼각형을 관찰하십시오. 및 v ' - Δv - 포인트 내부 또는 더 정확하게는 원의 중심을 향합니다. 우리는 중심 가속도의 방향을 결정했습니다. 이제 그 크기를 결정해 봅시다.

두 개의 이등변 삼각형 (하나는 반경과 코드)에 의해 형성되고 다른 하나는 속도와 결과 (gig)에 의해 형성된 것과 비슷합니다. 이것은 측면의 비율이 동일하다는 것을 의미합니다. 무한한 작은 각도 α 의 경우 , 아크 ΔS 코드 Δr 와 구별 할 수 없게됩니다 . 무한한 작은 각도에서, 아크는 전체적으로 거대한 원을 구성하는 무한한 작은 선 중 하나가됩니다. 두 삼각형이 비슷하고 ΔS =을 고려하면 Δr , 우리는 그것을 발견합니다 :

양면을 Δt 으로 나눕니다 . 비율 Δv/ ΔT 중심 가속도 a (c) 과 동일합니다 및 비율 ΔS/ ΔT v와 같습니다. Newton의 제 2 법에 따르면 Force f 가속도를 부여하는 것은 신체의 질량 m 의 산물입니다. 및 가속도 a .

이 표현에서 특히 높은 속도로 날카로운 회전을하는 것이 놀랍게도 어려운 이유를 이해할 수 있습니다. 실제로, 가속도의 크기는 속도의 크기뿐만 아니라 속도 크기의 제곱에 직접 비례합니다. 즉, 특정 질량 m, 의 자동차가 의미합니다. 100km/hr로 속도를 내면 회전하려면 50km/hr로 이동할 때 회전하는 데 필요한 중심력의 4 배가 필요합니다. 또한, 크기는 원의 반경에 반비례합니다. 따라서 차량은 급격히 곡선을 구부리려면 더 큰 중심력이 필요합니다. 그러나 적어도 힘은 실제적 일 것이다. 중심력이 실제로 존재합니다. 반면에 원심력은 그렇지 않습니다.

특히 높은 속도로 날카로운 회전을 취하는 것이 놀랍게도 어려운 이유를 이해할 수 있습니다. 크레딧 :Ivan Garcia / Shutterstock.com

원심력이란 무엇입니까?

원심력은 종종 중심력에 대한 동등하고 반대 반응으로 지칭된다. 끈의 한쪽 끝에 손으로 발행 된 중심력이 다른 쪽 끝에 버킷을 주변에 소용돌이 치게한다면, 버킷의 물이 쏟아지는 것을 방지하는 것은 원심력입니다. 중심력이 작을수록 버킷을 회전하면 원심력이 작거나 중력으로 인해 물이 쏟아질 수 있습니다. 그러한 동등하고 반대의 힘은 또한 회전 자동차의 승객들에 의해 경험됩니다. 차가 좌회전하면 승객은 오른쪽으로 표류합니다. 그러나 그 영향은 눈에 띄지 만 물리학 자들은 힘이 실제로 존재하지 않는다고 주장합니다.

원심력은 종종 중심력에 제공되는 평등하고 반대 반응으로 지칭됩니다.

기본적으로 우주에는 강하고 약하고 전자기 및 중력의 네 가지 힘 만 존재합니다. 우리가 만나는 다른 모든 힘은 실제로 이러한 세력 중 하나 또는 여러 세력을 나타내는 것입니다. 예를 들어, 중심력은 중심을 향해 작용하거나 신체의 움직임을 원으로 제한하는 힘 일뿐입니다. 그것은 내 손가락과 로프 사이의 전자기 상호 작용으로, 돌이 다른 쪽 끝에 부착되어 내 주위에 소용돌이 치는 것입니다. 전자기력은 돌을 지속적으로 중심으로 끌어 당기는 중심력으로 나타납니다.

그러한 징후의 또 다른 예는 태양 주위의 궤도입니다. 우리를 실질적으로 원형 궤도의 중심으로 우리를 끌어 당기는 것은 태양의 중력입니다. 이것이 바로 중심체 힘이 실제로 간주되는 이유입니다. 그것은 새로운 가 아닙니다. 힘 - 대신, 그것은 원의 중심을 향해 행동하는 기본 힘입니다. 원심력은 원심력으로 나타나는 4 가지 기본력 중 어느 것도 나타나는 사례가 없기 때문에 가상 또는 명백하다. 이러한 이유로 자연에는 존재하지 않습니다. how 의 불가피한 결과 일뿐입니다 우리는 물리학을합니다.

돌에 무슨 일이 있었는지

Merriam-Webster는 기준 프레임을“참조 의 임의 축 세트로 정의합니다. 무언가의 위치 나 움직임이 설명되거나 물리 법칙이 공식화됩니다.” 참조 프레임은 여러 힘을받는 시스템입니다. 문제는 참조 프레임이 개인 주의적이라는 것입니다. 승객과 관찰자는 외부에서 회전 자동차를 관찰하는 관찰자가 각각 고유 한 참조 프레임을 가지고 있습니다.

기준 프레임은 관성 입니다 시스템에 의해 경험되는 순 힘이 0이므로 가속도도 마찬가지입니다. 가속화가 반드시 움직이지 않는 것은 아닙니다. 뉴턴의 첫 번째 운동 법칙에 따르면, 시스템은 휴식 중이거나 일정한 속도로 직선으로 움직일 때 가속을 경험하지 않습니다. 그러나 자동차가 일정한 속도로 회전하더라도 - 원을 추적하려면 지속적으로 방향을 바꿔야하므로 가속화되고 있음을 기억하십시오. 그러므로 이러한 참조 프레임은 비 초기 이다 .

승객이 거주하는 것은 비 초기의 참조 프레임, 또는 더 정확하게 회전 프레임입니다. 그리고 비 초기 프레임이 가속화되기 때문에 존재 없이는 존재할 수 없습니다. 추가 힘의. 이것이 승객이 느낌을 유발하는 힘입니다. 그녀는 반대 방향으로 밀고있다. 또한, 그녀는 방향이나 궤적의 변화를 목격하기 때문에 (다른 승객들도) 어떤 힘이 존재한다고 확신합니다. 우리는 이것을 원심력이라고 부릅니다.