Força centrípeta i centrífuga – Un objecte que realitza un moviment circular està canviant la seva velocitat cada segon. Això vol dir que una força actua sobre la partícula que la fa moure en un moviment circular que canvia en cada moment. Les forces que actuen sobre l'objecte en moviment circular són la força centrípeta i la força centrífuga. Aquestes forces permeten que els objectes es moguin en un moviment circular.
Aprenem més sobre força centrípeta i força centrífuga i les seves diferències en aquest article.
python // operador
Taula de contingut
- Força centrípeta vs força centrífuga
- Què és la força centrípeta?
- Càlcul de la força centrípeta
- Unitat de força centrípeta
- Exemples de força centrípeta a la vida quotidiana
- Què és la força centrífuga?
- Càlcul de la força centrífuga
- Unitat de Força Centrífuga
- Exemples de força centrífuga a la vida quotidiana
- Exemples resolts sobre força centrípeta i força centrífuga
Força centrípeta vs força centrífuga
Ambdues forces són essencials per moviment circular. Mentre que la força centrípeta és una força real per naturalesa i actua en el marc de referència inercial, la força centrífuga és una pseudo força i actua en un marc intern,
per exemple – El marc de referència rotatiu. Ambdues forces són iguals en magnitud i direccions oposades. Intuïtivament, la força centrífuga tendeix a mantenir l'objecte viatjant en línia recta i oposar-se al gir, en canvi, la força centrípeta fa que l'objecte es mogui en un moviment circular. Fem una ullada a les diferències en forma tabular,
| Força centrípeta | Força centrifuga |
|---|---|
| Es coneix com una força real que existeix i s'aplica externament. Forces M'agrada força gravitatòria, força normal , etc. | Es coneix com a fictícia o pseudo-força . |
| És la força que s'exerceix sobre l'objecte en un moviment circular. La força s'actua cap al centre del cercle. | És la força que s'exerceix sobre l'objecte en un moviment circular. La força s'actua lluny del centre del cercle. |
| La força centrípeta actua en marcs inercials tant inercials com no inercials. | La força centrífuga actua en un marc no inercial. (marcs giratoris) |
| Exemple: un satèl·lit que orbita al voltant del planeta és un exemple on s'utilitza la força centrípeta. | L'home assegut dins del cotxe s'inclina cap a fora mentre el cotxe es mou cap a dins és un exemple de força centrífuga. |
Què és la força centrípeta?
El força actuant sobre l'objecte que es mou en un moviment curvilini s'anomena força centrípeta. Permet que l'objecte mantingui el seu moviment curvilini. Podem definir la força centrípeta com,
La força que actua sobre un objecte que es troba en moviment curvilini i la força es dirigeix cap al centre de la curvatura del recorregut de l'objecte s'anomena força centrípeta.
La paraula centrípeta significa cercar el centre o cap al centre. Així, podem definir fàcilment la Força centrípeta com la força que actua cap al centre quan un objecte està realitzant un moviment curvilini.
Càlcul de la força centrípeta
La magnitud de la força centrípeta és per la fórmula,
F = mv 2 /r
on,
m és la massa de l'objecte
en és la velocitat de l'objecte
r és el radi de l'objecte
Per tant, de la fórmula anterior queda clar que la força centrípeta és directament proporcional al quadrat de la velocitat de l'objecte un lleuger augment de la velocitat de l'objecte augmenta la força dràsticament.
Unitat de força centrípeta
Com que la força centrípeta és en si mateixa una força amb la qual es mesura Neutró que és el I units de Força. Altres unitats per mesurar la força centrípeta són kgms-2, dina, etc.
En el moviment circular , la força centrípeta sempre es dirigeix cap al centre i sempre és perpendicular a la tangent que dóna la direcció en qualsevol punt donat.
Exemples de força centrípeta a la vida quotidiana
Força centrípeta és responsable del moviment circular de l'objecte. A la imatge següent es comenten diversos exemples que mostren la força centrípeta.
- Quan lliguem una bola a l'extrem de la corda i girem la corda, l'experiència de tensió a la corda en l'exemple de la força centrípeta.
- La força de fricció necessària per fer girar la roda del cotxe és proporcionada per la força centrípeta.
- En una muntanya russa, la força proporcionada per equilibrar la força normal és la força proporcionada per la força centrípeta.
- Els planetes que giren al voltant del sol també experimenten un focus centrípet a causa de la força gravitatòria.
Què és la força centrífuga?
La força centrífuga també és una força que actua quan l'objecte està en moviment circular. Aquesta força té la mateixa magnitud que una força centrípeta però és en sentit contrari a la força centrípeta.
Aquesta és una mena de pseudo-força que actua en el moviment curvilini que s'oposa al centrípet acceleració i actua com a força de reacció. La força centrífuga només funciona en el marc de referència rotacional.
Càlcul de la força centrífuga
La força centrípeta és per la fórmula,
F = -mv 2 /r
on,
m és la massa de l'objecte
en és la velocitat de l'objecte
r és el radi de l'objecte
Aquí, el signe menys representa que la força centrífuga és de naturalesa oposada.
Unitat de Força Centrífuga
La seva unitat també és Newton (N), aquesta força no existeix quan es fan mesures en un marc de referència inercial, només existeix quan la mesura es fa respecte al marc de referència rotatiu.
Exemples de força centrífuga a la vida quotidiana
La força centrífuga actua només en el marc de referència rotatiu. Diversos exemples d'objectes sota la influència de la força centrífuga són:
Canvis segons imatge
- Pes d'un objecte als pols i a l'equador
- Una bicicleta fent un gir.
- Vehicle circulant per una corba
- Ferrocarril equatorial
La centrífuga és un dispositiu per separar una mescla de fluids que funciona segons el principi de Centrificació .
Llegeix més,
- Acceleració angular
- Gràfic acceleració-temps
- Moviment uniformement accelerat
Exemples resolts sobre força centrípeta i força centrífuga
Exemple 1: Trobeu l'acceleració centrípeta d'un objecte que realitza un moviment circular amb un radi de 20 m. La velocitat de l'objecte és de 100 m/s.
Solució:
L'acceleració centrípeta ve donada per,
a = v 2 /r
Donat:
v = 100 m/s
r = 20 mConnectant els valors a l'equació,
a = v2/r
a = (100)2/(20)
a = 10000/20
a = 500 m/s2
Exemple 2: Un objecte (m = 8Kg) està realitzant un moviment circular amb un radi de 2m. Si la velocitat de l'objecte és de 10 m/s, troba la força centrípeta que actua sobre l'objecte.
Resposta:
L'acceleració centrípeta ve donada per,
F = mv2/r
Donat:
m = 8 kg
v = 10 m/s
r = 2 mConnectant els valors a l'equació,
F = mv2/r
F = (8)(10)2/(2)
= 400 N
Exemple 3: Un objecte (m = 1Kg) està realitzant un moviment circular amb un radi de 4m. Si la força centrípeta que actua sobre l'objecte és de 100 N, troba la velocitat de l'objecte.
Solució:
La força que actua sobre l'objecte ve donada per,
F = a
100 = (1)(a)
a = 100 m/s2L'acceleració de l'objecte ve donada per,
a = v2/r
dataformat.format100 = v2/4
400 = v2
v = 20 m/s
Resum – Força centrípeta i centrífuga
Les forces centrípetes i centrífugues són conceptes fonamentals en física, especialment pel que fa al moviment circular. La força centrípeta actua sobre un objecte que es mou per una trajectòria corba, sempre dirigida cap al centre del cercle. El seu paper és crucial per mantenir un moviment circular uniforme alterant contínuament la direcció de la velocitat de l'objecte sense afectar-ne la velocitat. D'altra banda, la força centrífuga és una pseudoforça que sembla empènyer cap a fora des del centre de rotació, oposant-se a la força centrípeta. Si bé la força centrípeta és real i observable, la força centrífuga és una força aparent experimentada pels objectes en un marc de referència giratori a causa de la seva inèrcia. En conjunt, aquestes forces tenen un paper important a l'hora d'explicar diversos fenòmens, des de les òrbites planetàries fins a la dinàmica de les atraccions dels parcs d'atraccions, enriquint la nostra comprensió del moviment circular al món físic.
Preguntes freqüents sobre la força centrípeta i la força centrífuga
Què és la força centrípeta?
La força que actua sobre l'objecte que està realitzant un moviment curvilini ajuda a l'objecte a mantenir la seva posició mentre realitza el moviment curvilini s'anomena força centrípeta. Aquesta força es dirigeix cap al centre de curvatura.
Quins són els exemples de força centrípeta?
El moviment de la Terra al voltant del Sol es considera un moviment curvilini i la força que fa que la Terra es mogui en aquest moviment s'anomena força centrípeta.
De la mateixa manera, el moviment de la Lluna al voltant de la Terra és causat per la força centrípeta.
Com funciona una centrífuga?
La centrífuga és un dispositiu que s'utilitza per separar dues substàncies mitjançant la força centrífuga. Per exemple, podem separar el plasma i les cèl·lules sanguínies de la sang mitjançant una centrífuga.
Quina força actua a la rentadora?
En una rentadora giratòria, tant la força centrífuga com la força centrípeta treballen simultàniament.
Quina diferència hi ha entre la força centrífuga i la força centrípeta?
La diferència bàsica entre la força centrífuga i la força centrípeta és que la força centrípeta actua sempre cap al centre de curvatura mentre que la força centrífuga actua lluny del centre de la curvatura. A més, la força centrípeta s'observa en el marc de referència inercial, mentre que la força centrífuga s'observa en el marc de referència no inercial o rotatiu.