Четвер, 02.05.2024, 12:58
Вітаю Вас, Гість
4.2. ВІДЦЕНТРОВА СИЛА.

Якщо рівномірно крутити по колу в горизонтальній площині тягарець на мотузці, то його прискорення в інерційній системі, пов’язаній з землею, напрямлене до центру кола, а отже на нього діє доцентрова сила, тобто сила натягу мотузки, (інакше його рух буде рівномірним і прямолінійним). Але в системі, яка обертається з такою ж кутовою швидкістю, що й тіло, воно є нерухоме.

Та якщо усунути доцентрову силу, то тіло в цій системі набуде прискорення. Отже, на тіло в неінерційній системі, яка обертається, діє сила інерції, т.зв. відцентрова сила, протилежно напрямлена до доцентрової і рівна їй за величиною.

Fвідц=Fдоц=mω2R=man=mv2/R

Якщо рівномірно крутити в вертикальній площині тягарець на мотузці, то сила натягу буде залежати від точки траєкторії.

Нехай кулька рухається по жолобку на каруселі у напрямку до її краю. В інерційній системі на неї діє тільки сила F з боку каруселі перпендикулярно до радіуса, внаслідок чого її траєкторія буде мати форму спіралі, що розкручується. Але відносно системи, пов’язаної з каруселлю, кулька рухається прямолінійно вздовж радіуса. Отже, в неінерційній системі на неї діє додаткова сила інерції, протилежно напрямлена до F (позначена зеленою стрілкою).

Якщо розглянути Землю як планету, то потрібно враховувати її обертання навколо власної осі, тобто в цьому випадку Земля – неінерційна система. Відносно інерційної системи (за яку можна прийняти навколишній космос) діє сила тяжіння в бік центру Землі і сила реакції опори (під кутом до вертикалі), їхня рівнодійна напрямлена перпендикулярно до земної осі, в результаті чого тіло на поверхні Землі рухається по колу: mg+N=man. Відносно Землі діє додаткова відцентрова сила інерції, в результаті чого тіло на поверхні Землі перебуває в нерухомості: mg+N+Fін=0. Вага тіла, згідно ІІІ закону Ньютона, протилежно напрямлена до сили реакції опори, тому тіло на підвісі відхиляється від вертикального напрямку в бік екватора (на широті 45° це відхилення складає 0,1°), причому вага тіла за величиною менша, ніж сила тяжіння.

З малюнка видно, що вага тіла є сумою двох векторів: сили тяжіння і відцентрової сили.

Прискорення вільного падіння пов’язане з вагою, воно залежить від широти (на екваторі воно менше на 0,3%).