Het object dat versnelt in de cirkelvormige beweging ervaart zowel de middelpuntzoekende kracht als de middelpuntvliedende kracht.
De centripetale versnelling is de variatie in de snelheid van het object in de cirkelvormige beweging ten opzichte van de tijd en de richting van de centripetale versnelling raakt de curve van het cirkelvormige pad.
Richting van middelpuntzoekende versnelling in cirkelvormige beweging
De richting van het object dat in een cirkelvormige beweging beweegt, varieert bij elke discrete verandering in een afstand 'dx' die door het object wordt afgelegd.
Beschouw een object met massa 'm' dat versnelt in het cirkelvormige pad met straal 'r' zodat de middelpuntzoekende kracht op het object F = mv is2/r
In het bovenstaande diagram kun je duidelijk weergeven dat de richting van het object continu verandert als het object versnelt in een cirkelvormig pad. De richting van de beweging van het object in een cirkelvormige baan kan worden beschouwd als tangentieel aan het pad, en dus varieert de snelheid van het object bij elke kleine afstand.
De centripetale versnelling wijst naar het midden van het cirkelvormige pad en maakt een hoek van 90 graden met de richting van de snelheid van het object in een beweging. De versnelling van het object is naar binnen vanwege de toepassing van de middelpuntzoekende kracht die op het object wordt uitgeoefend in een cirkelvormig traject. Dienovereenkomstig krijgen we de richting van de beweging van het object in centripetale versnelling, met de klok mee of tegen de klok in.
Lees meer over Hoe centripetale versnelling te vinden: verschillende gebruiksscenario's en problemen met feiten.
Wat is de richting van de centripetale versnelling van een meisje dat op een veerboot met een straal van 10 meter zit en één omwenteling per minuut voltooit?
Gegeven: r=10 meter
Tijdsperiode T= 1rev/min
De omtrek van een veerboot is:
2πr=2 x 3.14 x 10=62.8 meter
De snelheid van een veerboot wanneer is
1 omw/min=62.8 m/60 s = 1.05 m/s
Daarom legt een meisje elke seconde 1.05 meter af op een veerwiel.
De richting van de snelheid van een meisje verandert voortdurend. Het is duidelijk te begrijpen dat terwijl het vanaf dit veerwiel van een lagere hoogte naar het hoogste punt boven de grond gaat, de richting van de snelheid van een meisje naar boven is en vervolgens als het meisje versnelt van dat hoogste punt naar terug naar het laagste punt in de buurt van grond, de richting van de snelheid van een meisje is naar beneden. Nou, de richting van middelpuntzoekende versnelling is altijd in de richting van het midden van een wiel en blijft dus loodrecht op de snelheid van een meisje.
Lees meer over Centripetale krachtvoorbeelden, kritische veelgestelde vragen.
Hoe de richting van centripetale versnelling te vinden?
De versnelling van het object in een centripetale beweging met snelheid 'v' langs de straal 'r' van het cirkelvormige pad is a=v2/R.
De snelheid van het object in een cirkelvormige baan is altijd tangentieel aan de cirkel, terwijl de centripetale versnelling evenwijdig blijft en in de richting equivalent aan de centripetale kracht en loodrecht op de richting van de snelheid.
Hetzelfde wordt getoond in de onderstaande afbeelding: -
'v' is de snelheid van het object dat in een cirkelvormige baan reist terwijl het een afstand 'dx' in tijd 't' aflegt. De kracht op het object in centripetale beweging is
F=mv2/r
Volgens de tweede wet van Newton,
ma=mv2/r
Vandaar dat de centripetale versnelling van het object in cirkelvormige beweging is,
een=v2/r
De richting van de middelpuntzoekende versnelling wijst naar het middelpunt van de cirkel, zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding. De tangentiële snelheid bevindt zich in een recht pad dat zich naar buiten de cirkel richt en elke verstrijkt en wordt dus loodrecht bevonden op de centripetale versnelling die het lichaam trekt om het in een cirkelvormig spoor te houden.
Lees meer over Centripetale versnelling versus versnelling: verschillende soorten versnelling vergelijkende analyse:.
Wat is een centripetale versnelling van een object dat beweegt op een cirkelvormige baan met een straal van 76 meter met een snelheid van 10 m/s? Wat zal de middelpuntzoekende versnelling zijn in termen van versnelling als gevolg van de zwaartekracht?
Gegeven: v=10 m/s
r=76 meter
Wij hebben,
een=v2/r
=(10)2/76= 100/76 = 1.32 m/s2
De middelpuntzoekende versnelling van het object is dus 1.32 m/s2.
De centripetale versnelling ten opzichte van de term 'g' is
a/g=1.32 m/s2/9.8 m/s2=0.132 g
Dus, in termen van versnelling als gevolg van de zwaartekracht, is de centripetale versnelling van een object in een cirkelvormig traject dat beweegt met een snelheid van 10 m/s 0.132 g.
Lees meer over Middelpuntzoekende kracht.
Waarom staat de richting van centripetale versnelling altijd loodrecht op de snelheid?
De richting van de snelheid van een object blijft radiaal variëren in een pad van 360 graden.
De middelpuntzoekende kracht dus als de middelpuntzoekende versnelling altijd naar het centrum toe werkt, blijft het object in een cirkelvormige baan.
De voorwerp dat in een cirkelvormige baan versnelt, oefent een kracht uit gelijk aan mv2/r. Tegelijkertijd werkt de middelpuntvliedende kracht ook op het object dat ervoor zorgt dat het object niet naar het midden valt. Deze kracht kan het object in het midden hebben geduwd. Maar de kracht van gelijke grootte en tegengesteld in de richting werkt op het object in een cirkelvormig pad, wat een middelpuntvliedende kracht is die de kracht in evenwicht houdt en de beweging van het object in een cirkelvormig pad houdt.
Als er niet zo'n kracht was die de middelpuntzoekende kracht in evenwicht hield, dan zou het elektron dat met hoge kinetische energie rond de kern draait, in de kern zijn ingestort en de lading verdwijnen. Er zou geen enkele vorm van lading zijn geweest en dus het bestaan van energie.
Beide krachten zijn dus even essentieel voor het optreden van centripetale versnelling. De richting van het object in een cirkelvormig pad verschuift radiaal naarmate de positie van het object verandert in een cirkelvormig pad. Maar alsof de centripetale versnelling werkt altijd naar het centrum, de richting van centripetale versnelling blijft loodrecht op de snelheid van het object.
Lees meer over Centripetale kracht versus middelpuntvliedende versnelling: vergelijkende analyse.
Waarom verandert centripetale versnelling de richting van de snelheid?
De centripetale versnelling is radiaal naar binnen handelend, ongeacht de beweging met de klok mee of tegen de klok in van het object in een cirkelvormig pad.
De centripetale versnelling houdt het object in een cirkelvormige beweging en volgens het bewegingspad van het object varieert constant na elke verplaatsing.
Kijk naar figuur 1, het geeft duidelijk de variatie in de richting van de snelheid van het object in een centripetale beweging weer. Na het afleggen van elke discrete lengte van de afstand, de richting van de snelheid die raakt aan de cirkelvormige pad verandert volgens de middelpuntzoekende versnelling.
Als er geen centripetale versnelling was, zou het object in een rechte lijn hebben gereisd totdat er een externe kracht op het object was uitgeoefend om zijn snelheid en richting te veranderen en zou het pad geen cirkelvormig pad zijn geweest.
Lees meer over Hoe de tangentiële snelheid te vinden: verschillende inzichten en probleemvoorbeelden.
Een auto die een bocht neemt op een gebogen pad doet er 3 seconden over om vanaf de rode lijn een groene lijn te bereiken en legt een afstand van 12 meter af in seconden. Bereken de snelheid van een auto. Wat is de richting van de middelpuntzoekende versnelling? Hoe varieert de richting van de snelheid?
We hebben, t=3sec, d=12m
Daarom is de snelheid van een auto bij het oversteken van een gebogen pad:
v= d/t
v=12/3=4 m/sec
De snelheid van de auto is 4 m/s. Dit is de gemiddelde snelheid van de auto aangezien er een variatie is in de snelheid van een auto tussen de rode en groene lijnen omdat de richting en versnelling van de auto constant veranderen.
Een persoon jogt in een park op een cirkelvormige baan met een straal van 38 meter met een snelheid van 2 m/s. Wat is de middelpuntzoekende versnelling van een persoon tijdens het joggen en de richting van zijn middelpuntzoekende versnelling?
Gegeven:- v=2m/sec
r= 38 meter
Wij hebben,
een=v2/r
=(2)2/38=4/38=0.105 m/s^2
De middelpuntzoekende versnelling die een persoon moet volhouden is 0.105 m/s2 tijdens het joggen in een cirkelvormig pad met een straal van 38 meter. De centripetale versnelling is om een persoon op een cirkelvormig pad te houden dat naar binnen werkt. Hoewel de richting van de snelheid van het object altijd verandert, wat tangentieel is aan het cirkelvormige pad, is de snelheid van de persoon een tangentiële snelheid die loodrecht staat op de richting van de versnelling van het object.
Lees meer over Hoe middelpuntzoekende kracht te vinden: probleem en voorbeelden.
Veelgestelde Vragen / FAQ
Wat oefent de middelpuntzoekende kracht uit op het object met een massa van 5 kg die één omwenteling rond een cirkelvormige baan met een diameter van 28 meter in een minuut voltooit?
Gegeven: meter = 5kg
d= 28 meter
r=14 meter
Daarom is de omtrek van een cirkelvormige baan
C=2πr
C=2 x 3.14 x 14=87.92 m
De tijd die nodig is om 87.92 meter af te leggen is 1 minuut. Daarom is de snelheid van een object
v = d/t
v = 87.92m/60s = 1.46m/s
De snelheid van een voorwerp in een cirkelvormige beweging is 1.46 m/s.
Nu, de middelpuntzoekende versnelling van een object zal zijn
een=v2/r
een = (1.46)2/14 = 2.13/14=0.15m/s2
De middelpuntzoekende versnelling van een object blijkt 0.15 m/s2 te zijn.
Daarom is de middelpuntzoekende kracht op het object
F = mijn
F=5 x 0.15=0.75N
De kracht die wordt uitgeoefend op het object met een massa van 5 kg dat op een cirkelvormige baan beweegt, is 0.75 N.
Hoe is een middelpuntvliedende kracht gerelateerd aan de middelpuntzoekende kracht?
De middelpuntvliedende kracht op het voorwerp is ook gelijk aan mv2/r maar uitgeoefend in een rechte tegengestelde richting.
Als de middelpuntzoekende kracht naar binnen werkt op een cirkelvormig pad, wordt de middelpuntvliedende kracht naar buiten gericht tegen de richting van de middelpuntzoekende kracht in. Omdat beide krachten gelijk en tegengesteld zijn, kan het object in een cirkelvormig pad versnellen.
Lees ook:
- Hoe versnelling projectielbeweging te vinden
- Manieren om versnelling te vinden
- Hoe de versnelling van de zwaartekracht te vinden
- Wet van versnelling
- Centripetale versnelling in maan
- Formule voor gemiddelde versnelling
- Voorbeeld van negatieve versnelling
- Hoe versnelling verschilt van snelheid
- Hoe je de versnelling op een helling kunt vinden
- Hoe je versnelling met de zwaartekracht kunt vinden
Hallo, ik ben Akshita Mapari. Ik heb M.Sc. in de natuurkunde. Ik heb gewerkt aan projecten als numerieke modellering van wind en golven tijdens cyclonen, natuurkunde van speelgoed en gemechaniseerde sensatiemachines in pretparken op basis van klassieke mechanica. Ik heb een cursus Arduino gevolgd en een aantal miniprojecten op Arduino UNO uitgevoerd. Ik vind het altijd leuk om nieuwe gebieden op het gebied van de wetenschap te verkennen. Persoonlijk ben ik van mening dat leren enthousiaster is als het met creativiteit wordt geleerd. Daarnaast hou ik van lezen, reizen, gitaar tokkelen, rotsen en lagen identificeren, fotograferen en schaken.