15 Příklady odstředivé síly

Setrvačnost ovlivňuje odstředivou sílu, která je radiálně směrem ven od rovnoběžné osy otáčení, která prochází původem souřadného systému. Často se mu říká „pseudo“ síla a nemělo by se s ním zaměňovat Reaktivní odstředivá síla.

Následující Příklady odstředivé síly jsou svědky jejího účinku v různých činnostech každodenního života:

Otáčení automobilu kolem křivky

Cestující při otáčení vozidel kolem zakřivených silnic jsou náchylní k působení odstředivé síly.

Pokud auto nese pasažéra stabilním tempem po rovné silnici, pak nepodléhá žádnému zrychlení. Výsledkem je, že Newtonův druhý pohybový zákon dokazuje, že čistá síla cestujícího je nulová. Zatímco auto zatáčí doleva, cestující cítí zjevnou sílu, která ho táhne doprava, známá jako odstředivá síla, je fiktivní síla.

Neočekávaná náchylnost k akceleraci vpravo od auta je dána místním vztažným rámcem spolujezdce. S touto tendencí je třeba bojovat prostřednictvím použití pravého tlačení (třecí síla od sedadla) k vozidlu, jako je třecí síla od sedadla. Potřeba rušit účinek tohoto zrychlení je udržovat pevnou polohu uvnitř vozu.

Tření cestujícího o sedadlo však vypadá nerovnoměrně, pokud stojící divák sleduje z nadjezdu výše. Podle tohoto pozorovatele síť síly se vytváří směrem doleva, což má za následek zrychlení cestujícího směrem od hranice křivky (směrem dovnitř). To brání cestujícímu pokračovat v pohybu s autem, spíše než v přímém směru, jak by jinak. Výsledkem je, že „odstředivá síla“, kterou vnímá, vyplývá ze „odstředivého sklonu“ vyvolaného setrvačností.

Kámen na provázku

Když se točí kámen na niti v horizontále rovinaGravitace funguje svisle a kámen je vystaven čisté síle, která působí ve středu ve vodorovné rovině.

Kámen zůstává ve stejné ose jako kámen v referenčním rámci. Síla působící na lano však nadále působí na kámen. Na rozdíl od Newtonových pohybových zákonů kámen nezrychluje ve směru působící čisté síly. Aby bylo možné použít Newtonovy pohybové rovnice v rotujícím rámu, musí být k základním silám přidána odstředivá síla a další smyšlené síly.

Země

Hmotnost předmětů na Zemi

Proměnlivá hmotnost předmětu je pozorována na rovníku a pólech Země v důsledku účinku odstředivé síly.

Při vážení předmětu na rovníku je vystaven gravitaci v jednom směru a stejná a opačná obnovující síla pružiny v druhém. Když se však Země otáčí, gravitace a síla pružiny se nevyrovnají v referenčním rámci Země, navzdory žádnému zrychlení. Aby odpovídala zjevné absenci zrychlení, musí být zavedena odstředivá síla, aby se zrušil účinek čisté síly působící na tělo.

Když je stejný předmět zvážen s nezbytnou jarní rovnováhou na zemských pólech, je vystaven stejným dvěma skutečným silám. Protože se předmět nepohybuje ani nezrychluje, čistá síla, která na něj působí, je nulová. Váha v tomto případě zobrazuje pouze hodnotu gravitační síly na položce.

Tvar Země

Tvar Země je do značné míry ovlivněn odstředivou silou, která na něj působí.

Země zažívá na rovníku vyboulený efekt a v důsledku odstředivé síly se na pólu zplošťuje. Výsledkem je, že tvar Země připomíná tvar pomeranče.

Planetární dráhy

Odstředivou sílu zažívají planety obíhající kolem Slunce v naší sluneční soustavě nebo jakékoli jiné sluneční soustavě.

Odstředivá síla umožňuje těmto planetám pokračovat v rotačním pohybu a zabránit kolapsu do jádra. Všechna nebeská tělesa otáčející se kolem Slunce trpí podstatným stupněm této odstředivé síly.

Tento jev je také zodpovědný za vyvolání představy o expanzi vesmíru a vyprávění o stvoření.

Rotace kbelíku plného vody

Při otáčení kbelíku plného vody a snaze zabránit jakémukoli rozlití lze snadno pozorovat účinek odstředivé síly.

Otáčení kbelíku s vodou ve svislém kruhu určitou rychlostí využívá odstředivou sílu k vyvážení hmotnosti vody a zabránění jejímu pádu ven. Tvar horního povrchu vody obsažené v kbelíku také vzhledem k této odstředivé síle souvisí s konkávní strukturou.

Bankování silnic

Silnice v horských oblastech jsou typickými místy bankovnictví spolu s místy se strmými zatáčkami.

Při rychlé jízdě těmito oblastmi má odstředivá síla tendenci tlačit auto směrem k okraji vozovky. To je výjimečně nežádoucí, protože to vede k nebezpečným situacím, včetně nehod, nehod vozidel a nehod. Silnice jsou na takových okrajích mírně nakloněny, aby se tato obtíž zmírnila.

Veselé kolo

Kolotoč s dětmi na něm je typickým pohledem na dětská hřiště.

Na veselé jízdě jsou mladí lidé vystaveni vnější síle, která je tlačí radiálně ven z jízdy. Vliv síly se stává viditelnějším, jak se zvyšuje rychlost otáčení jízdy. Tato odstředivá síla může způsobit nehody, pokud nebudou řádně dodržovány bezpečnostní postupy.

Pračka

Odstředivá síla se používá v řadě spotřebních elektrických výrobků, včetně praček.

Stroj vykazuje spřádací mechanismus a odstředivou silou odtlačuje části oděvu, vody a nečistot směrem k vnější straně bubnu. Vak na vnitřní straně nádoby následně shromažďuje nečistoty a oděvy se důkladně vyčistí.

Zábavní parky

Gravitron

Odstředivé síly se používají v určitých zábavních atrakcích a jedním běžně svědkovým příkladem je Gravitron.

Gravitron umožňuje jezdcům zvednout se nad povrch země, bez ohledu na účinek gravitace točením a tlačením na zeď. Tato vnější síla, kterou zažívají jezdci, je odstředivá síla, která má tendenci je odhodit pryč od střední osy otáčení.

Swinging Fair Ride

Dalším běžně používaným příkladem odstředivé síly v zábavním parku je houpající se jízda na koni.

Válcovitý pól velké výšky má na sobě v houpající se férové ​​zábavě obří točící se hlavu. Několik houpaček je připevněno k základně rotující hlavy. Po otočení spodní části jízdy začnou houpačky cestovat dále od středu.

To dává propojeným houpačkám stylovou a vzrušující akci a dělá vzrušující jízdu.

Další příklady odstředivé síly lze vidět v její aplikaci v různých průmyslových zařízeních.

Odstředivý guvernér

Odstředivé guvernéry mají na starosti řízení otáček motoru.

Odstředivý regulátor využívá odstřeďovací závaží, která se pohybují radiálně k nastavení škrticí klapky s měnícími se otáčkami motoru. Odstředivá síla vytváří radiální pohyb v referenčním rámci rotujících hmot.

Odstředivá spojka

V malých zařízeních poháněných motorem, jako jsou motorové pily, motokáry a miniaturní helikoptéry, se používá odstředivá spojka.

Odstředivá spojka usnadňuje nastartování motoru bez zapojení pohonu, dokud se otáčky motoru nezvýší. Při akceleraci prochází pohon automatickým a bezproblémovým zapojením.

Stejný koncept lze pozorovat u stoupaček bubnových brzd, které využívají setrvačnosti během horolezectví. Dalším příkladem jsou setrvačné cívky používané v mnoha bezpečnostních pásech vozidel. V těchto typech zařízení se k výrobě umělé gravitace používá odstředivá síla.

Odstředivé lití

Odstředivé lití je další běžně pozorovanou průmyslovou aplikací odstředivé síly.

Odstředivé lití nebo odstředivé lití má vyhrazené pozitivní a negativní oblasti forem. Tekutý kov nebo plast se eskaluje přes negativní oblast formy s využitím odstředivé síly.

Průmyslové odstředivky

Sloučeniny různé hustoty se oddělují pomocí centrifug ve výzkumných institucích a průmyslových odvětvích.

Odstředivkové stroje vyvinuly hydrostatický tlakový rozdíl, který má za následek výrazné vztlakové síly, které tlačí částice s nízkou hustotou dovnitř. Odstředivá síla v trubkách naplněných tekutinou je generována těmito zařízeními kolmými na osu otáčení v referenčním rámci otáčení.

Odstředivá síla způsobuje, že prvky nebo částice, které jsou hustší než tekutina, proudí ven. Toto rozvíjí analogii Archimédova principu, kde je gravitace nahrazena odstředivou silou.

Účinek odstředivé síly na lidské tělo

Letadlo a jeho posádka mohou být během letového manévru vystaveni různému zrychlení. Zakřivená trasa způsobí, že letadlo zažije dostředivé zrychlení. Letadlo díky setrvačnosti odolává této síle směrované radiálně ke středu zakřivení podle prvního Newtonova zákona pohybu.

Odporová síla působí proti dostředivé síle a je směrována od středu. Tato pseudo síla je známá jako odstředivá síla. Kdyby byl pilot v letadle neživým předmětem, předpokládalo by se, že by ho odstředivá síla tlačila na sedadlo a způsobovala fyziologické následky.

Důsledky této pseudo síly lze rozdělit na tři základní části:

• Celkový pocit zjevného zvýšení tělesné hmotnosti.
• Ztráta zraku, označovaná také jako „zatemnění“.
• Dezorientace a ztráta vědomí, které jsou vzácné a obvykle neobvyklé.

Také čtení:

• Příklady hydrosféry
• Příklady pohyblivých kladek
• Příklady oválného tvaru
• Příklady osmózy
• Jednoduché příklady harmonického pohybu
• Příklady vzdálenosti
• Příklady trojné vazby
• Příklady endotermních reakcí
• Příklady Sn2
• Příklady purpurových sirných bakterií

Esha Chakraborty

Mám vzdělání v Aerospace Engineering, v současné době pracuji na aplikaci robotiky v obranném a vesmírném průmyslu. Neustále se učím a moje vášeň pro výtvarné umění mě udržuje nakloněnou k navrhování nových inženýrských konceptů.
S tím, že roboti v budoucnu nahradí téměř všechny lidské činy, rád svým čtenářům jednoduchým, ale poučným způsobem přiblížím základní aspekty předmětu. Rovněž bych rád udržoval aktuální informace o pokroku v leteckém a kosmickém průmyslu současně.