We kennen allemaal de termen versnelling en zwaartekracht, maar in dit bericht zullen we meer gedetailleerde feiten leren over centripetale versnelling en zwaartekracht.
Wanneer een lichaam in een cirkelvormige baan kan bewegen, blijft de richting veranderen, zodat er een verandering in de snelheid zal zijn die resulteert in de versnelling van het lichaam. Deze lichaamsversnelling in cirkelvormige beweging is voornamelijk geconcentreerd in het midden van de cirkel. Dit type versnelling heeft invloed op de zwaartekracht.
In de beweging van de planeet rond de zon kunnen we zien hoe middelpuntzoekende versnelling en zwaartekracht zijn gerelateerd. De middelpuntzoekende versnelling is te wijten aan de uitoefening van middelpuntzoekende kracht op de planeet. De uitoefening van middelpuntzoekende kracht is te wijten aan de zwaartekracht die het lichaam beïnvloedt.
Afbeelding credits: Wikimedia commons
Is de centripetale versnelling gelijk aan de zwaartekracht?
Zwaartekracht kan worden aangeduid als middelpuntzoekende kracht die wordt uitgeoefend op het lichaam dat in een cirkelvormige baan reist. Beschouw bijvoorbeeld de beweging van een satelliet rond een hemellichaam. Ze volgen een cirkelvormig pad rond het hemellichaam. De cirkelvormige beweging is te wijten aan de middelpuntzoekende kracht, en dus verwerft de satelliet middelpuntzoekende versnelling.
Aangezien er een aantrekkingskracht op de satelliet wordt uitgeoefend om in a cirkelvormige beweging rond het hemellichaam is de aantrekkingskracht gelijk aan de middelpuntzoekende kracht die op de satelliet wordt uitgeoefend. Het laat dus zien dat centripetale versnelling en zwaartekracht gelijk zijn.
In een ander aspect kunnen we stellen dat versnelling door zwaartekracht en centripetale versnelling hetzelfde is in een geostationaire baan. Dit komt omdat de versnelling van de satelliet die om de aarde draait precies overeenkomt met de rotatiesnelheid van de aarde.
Wanneer de zwaartekracht gelijk is aan de centripetale versnelling?
Als een object in een cirkelvormig pad beweegt, moet er een verandering in de hoek van het object zijn. Er wordt gezegd dat als de kracht van de inspanning veel groter is dan de verandering in versnelling, de versnelling volledig geconcentreerd zou zijn over het centrum en gelijk zou worden aan de zwaartekracht.
Wanneer de middelpuntzoekende kracht op het object wordt uitgeoefend, blijft het pad van het object niet als een uniform cirkelvormig pad, maar heeft het een ovale vorm. Omdat we weten dat de baan van de planetaire beweging ook enigszins ovaal is, laten we zeggen elliptisch. Het laat zien dat centripetale versnelling en zwaartekracht gelijk zijn wanneer er een hoekverandering is, en het traject is ovaal.
Overeenkomsten tussen zwaartekracht en centripetale versnelling
Aangezien zwaartekracht wordt beschouwd als een middelpuntzoekende kracht en middelpuntzoekende versnelling het gevolg is van de middelpuntzoekende kracht, zijn zowel middelpuntzoekende versnelling als zwaartekracht gelijk wanneer het lichaam een eenparige cirkelvormige beweging maakt.
- De middelpuntzoekende versnelling is altijd gericht op het middelpunt van de kromming hetzelfde als de zwaartekracht gericht naar het centrum.
- Te gebruiken zowel centripetale versnelling en zwaartekracht zijn geassocieerd met de straal van kromming.
- In sommige gevallen is de zwaartekracht ook niet-lineair, vergelijkbaar met de centripetale versnelling.
- Te gebruiken zowel centripetale versnelling en zwaartekracht zijn traagheidskrachten. Volgens de algemene relativiteitstheorie ervaart elk vrijvallend object een traagheidskracht, dus de zwaartekracht is traagheid. Centripetale versnelling is te wijten aan middelpuntzoekende kracht die ervoor zorgt dat het object in een cirkelvormige baan te houden, een traagheidseffect dat het object wegvoert van het midden van de rotatie-as.
- Omdat de zwaartekracht het lichaam naar het zwaartekrachtveld trekt, trekt de centripetale versnelling het lichaam altijd naar het middelpunt van de cirkelvormige baan.
Verschil tussen zwaartekracht en centripetale versnelling
Hoewel de zwaartekracht als middelpuntzoekende kracht dient, is er enig verschil tussen middelpuntzoekende versnelling en zwaartekracht. Een paar verschillen tussen centripetale versnelling en zwaartekracht worden hieronder vermeld.
| Zwaartekracht | middelpuntzoekende versnelling |
| Zwaartekracht komt van alle massa's gecombineerd als gevolg van zwaartekracht. | Centripetale versnelling is te wijten aan de cirkelvormige beweging van een object gericht op het geometrische centrum. |
| Zwaartekracht is een constante fysieke entiteit in een lineaire dimensie die moeilijk met hoge nauwkeurigheid te meten is. | Centripetale versnelling is een variabele omdat de richting vaak langs het cirkelvormige pad verandert. |
| Zwaartekracht kan zowel lineaire als niet-lineaire beweging van de massa's produceren. | Centripetale versnelling kan alleen niet-lineaire beweging produceren in een cirkelvormig pad. |
| De zwaartekracht verhindert altijd een vrije val van het object. Stel dat om deze reden een voorwerp dat vrijkomt geen interne spanning ervaart. | Centripetale versnelling buigt het object af van de wereldlijn naar het krachtvrije pad, zodat het object interne spanning ervaart. |
| De zwaartekracht is strikt evenredig met de massa. | De massa's zijn niet beperkt tot strikte evenredigheid met de centripetale versnelling. |
| Zwaartekracht volgt het traagheids- en krachtvrije pad door de ruimte-tijd. | Centripetale versnelling voorkomt dat het object een traagheids- en krachtvrij pad door de ruimte-tijd volgt. |
Vind de zwaartekracht met behulp van centripetale versnelling.
De centripetale versnelling is het gevolg van een verandering in snelheid van een lichaam onder eenparige cirkelvormige beweging waarbij de gehele lichaamsmassa naar het midden is geconcentreerd. Om de centripetale versnelling te vinden, moeten we de snelheid van het lichaam kennen.
Laten we aannemen dat v de snelheid is van het lichaam in een cirkelvormig pad waarvan de straal r is; dan wordt centripetale versnelling gegeven door
ac=v2/r
Omdat middelpuntzoekende versnelling het gevolg is van middelpuntzoekende kracht die op het lichaam wordt uitgeoefend, kunnen we met behulp van de tweede wet van Newton F = ma, middelpuntzoekende kracht geven als,
Fc=mv2/r
We weten dat zwaartekracht ook als middelpuntzoekende kracht kan werken, dus we kunnen de zwaartekrachtformule herschrijven als:
Waarbij G de zwaartekrachtconstante is, m1 en M2 zijn de massa's, en r is de straal.
Als we de bovenstaande twee vergelijkingen gelijkstellen, krijgen we
Maar v2/r=eenc ; dan wordt de vergelijking voor de zwaartekracht gegeven door
Deze vergelijking geldt alleen voor kleine objecten.
Afbeelding credits: Wikimedia commons
Hoe balanceert centripetale versnelling de zwaartekracht?
Zwaartekracht is de fundamentele kracht van de natuur die op elk object op aarde wordt uitgeoefend. Ondertussen, als we het hebben over centripetale versnelling, die te wijten is aan centripetale kracht, een vorm van generieke kracht die op het rotatorsysteem inwerkt. Aangezien de aarde een rotatorsysteem is, moet er een evenwicht zijn tussen centripetale versnelling en zwaartekracht.
In de astronomie hebben alle sterren en planeten enige kracht nodig om het cirkelvormige pad te volgen dat evenredig moet zijn met de centripetale versnelling. Deze kracht wordt beheerd door de zwaartekracht door de zwaartekracht en de middelpuntzoekende kracht tussen de planeet en de hemelsterren in evenwicht te brengen. Dit evenwicht wordt verkregen door de massa en de straal van bepaalde sterren en planeten te schatten.
Op dezelfde manier wordt de middelpuntzoekende kracht in evenwicht gehouden door een reactiekracht die middelpuntvliedende kracht wordt genoemd. Je hebt ze misschien wel eens meegemaakt als je ooit in de draaimolen hebt gereden.
Draaimolen is geen voorbeeld van middelpuntzoekende kracht, maar een goed voorbeeld van middelpuntzoekende versnelling. Tijdens het rijden op de draaimolen kan men een pseudokracht ervaren die de persoon wegduwt van het midden. Deze centrumvluchtende kracht balanceert de centripetale versnelling en zwaartekracht in tegengestelde richtingen.
Waarom is de centripetale versnelling altijd naar het centrum gericht?
middelpuntzoekende versnelling veroorzaakt de constante snelheid van het lichaam onder cirkelvormige beweging. Als de versnelling niet naar het centrum is gericht, zou het niet centripetaal zijn.
In een cirkelvormige baan is de richting variabel, wat versnelling veroorzaakt. Newton stelde in zijn wetten dat de versnelling van elk object in de richting van de nettokracht moet zijn. In een cirkelvormig pad is de netto kracht die op het object inwerkt naar het midden. De centripetale versnelling is dus ook naar het centrum gericht.
Waarom is de centripetale versnelling niet constant?
In een cirkelvormig pad kan de radiale versnelling constant maar niet centripetaal worden gehouden.
In de meeste gevallen is de grootte constant, maar de richting ervan is niet constant gedurende het hele proces. Omdat de bewegingsrichting langs het cirkelvormige pad regelmatig verandert, blijft de snelheid veranderen, wat het lichaam versnelt. Deze versnelling varieert met de snelheid samen met de richtingsverandering.
Conclusie
Laten we dit bericht afronden door te stellen dat centripetale versnelling de zwaartekracht is, met elkaar verband houdt, aangezien de belangrijkste oorzaak van centripetale versnelling de middelpuntzoekende kracht is. In sommige contexten kan zwaartekracht worden aangeduid als middelpuntzoekende kracht.
Lees ook:
- Centripetale versnelling versus versnelling
- Acceleratie eenheid
- Centripetale versnelling in maan
- Formule voor gemiddelde versnelling
- Hoe de lokale versnelling van de zwaartekracht te vinden
- Tangentiële versnellingsformule
- Hoe de versnellingssnelheid te vinden
- Hoe versnelling te vinden in een katrolsysteem
- Zwaartekrachtversnellingsformule
- Voorbeelden van centripetale versnelling
Ik ben Keerthi K Murthy, ik heb een postdoctorale opleiding natuurkunde afgerond, met de specialisatie op het gebied van vaste-stoffysica. Ik heb natuurkunde altijd beschouwd als een fundamenteel onderwerp dat verbonden is met ons dagelijks leven. Als natuurkundestudent vind ik het leuk om nieuwe dingen in de natuurkunde te ontdekken. Als schrijver is het mijn doel om de lezers op een vereenvoudigde manier te bereiken via mijn artikelen.