Forza centripeta e centrifuga – Un oggetto che esegue un movimento circolare cambia la sua velocità ogni secondo. Ciò significa che sulla particella agisce una forza che la fa muovere con un movimento circolare che cambia ad ogni istante. Le forze che agiscono sull'oggetto in movimento circolare sono la forza centripeta e la forza centrifuga. Queste forze consentono agli oggetti di muoversi con un movimento circolare.
Impariamo di più su forza centripeta e forza centrifuga e loro differenze in questo articolo.
Tabella dei contenuti
- Forza centripeta vs forza centrifuga
- Cos'è la forza centripeta?
- Calcolo della forza centripeta
- Unità di forza centripeta
- Esempi di forza centripeta nella vita quotidiana
- Cos'è la forza centrifuga?
- Calcolo della forza centrifuga
- Unità di forza centrifuga
- Esempi di forza centrifuga nella vita quotidiana
- Esempi risolti sulla forza centripeta e sulla forza centrifuga
Forza centripeta vs forza centrifuga
Entrambe queste forze sono essenziali per movimento circolare. Mentre la forza centripeta è una forza reale per natura e agisce nel sistema di riferimento inerziale, la forza centrifuga è una pseudo forza e agisce in un sistema interno,
Per esempio – Il sistema di riferimento rotante. Entrambe queste forze sono uguali in grandezza e direzioni opposte. Intuitivamente, la forza centrifuga tende a mantenere l'oggetto in movimento in linea retta e ad opporsi alla svolta, invece, la forza centripeta fa muovere l'oggetto con un movimento circolare. Diamo un'occhiata alle differenze nella forma tabellare,
| Forza centripeta | Forza centrifuga |
|---|---|
| È noto come una forza reale che esiste e viene applicata esternamente. Forze Piace forza gravitazionale, forza normale , eccetera. | È noto come a fittizia o pseudo-forza . |
| È la forza esercitata sull'oggetto in un movimento circolare. La forza viene esercitata verso il centro del cerchio. | È la forza esercitata sull'oggetto in un movimento circolare. La forza agisce lontano dal centro del cerchio. |
| La forza centripeta agisce nei sistemi inerziali sia inerziali che non inerziali. | La forza centrifuga agisce in un sistema non inerziale. (Cornici rotanti) |
| Esempio: un satellite in orbita attorno al pianeta è un esempio in cui viene utilizzata la forza centripeta. | L'uomo seduto all'interno dell'auto si sporge verso l'esterno mentre l'auto si muove verso l'interno è un esempio di forza centrifuga. |
Cos'è la forza centripeta?
IL forza che agisce su un oggetto che si muove di moto curvilineo è chiamata forza centripeta. Permette all'oggetto di mantenere il suo movimento curvilineo. Possiamo definire la forza centripeta come:
La forza che agisce su un oggetto che si trova in movimento curvilineo e la forza è diretta verso il centro della curvatura del percorso dell'oggetto è chiamata Forza Centripeta.
La parola centripeto significa ricerca del centro o verso il centro. Possiamo quindi facilmente definire la Forza Centripeta come la forza che agisce verso il centro quando un oggetto compie un movimento curvilineo.
Calcolo della forza centripeta
L'entità della forza centripeta è data dalla formula,
F = mv 2 /R
Dove,
M è la massa dell'oggetto
In è la velocità dell'oggetto
R è il raggio dell'oggetto
Pertanto, dalla formula precedente è chiaro che la forza centripeta è direttamente proporzionale al quadrato di velocità dell'oggetto, un leggero aumento della velocità dell'oggetto aumenta drasticamente la forza.
Unità di forza centripeta
Poiché la forza centripeta è essa stessa una forza con cui viene misurata Neutrone qual è E uniti di Forza. Altre unità per misurare la forza centripeta sono kgm-2, dine, ecc.
Nel movimento circolare , la forza centripeta è sempre diretta verso il centro ed è sempre perpendicolare alla tangente che dà la direzione in ogni punto.
Esempi di forza centripeta nella vita quotidiana
Forza centripeta è responsabile del movimento circolare dell'oggetto. Vari esempi che mostrano la forza centripeta sono discussi nell'immagine qui sotto,
- Quando leghiamo una pallina all'estremità della corda e ruotiamo la corda, la tensione sperimentata nella corda nell'esempio della forza centripeta.
- La forza di attrito richiesta per la rotazione della ruota nell'auto è fornita dalla forza centripeta.
- Nelle montagne russe la forza fornita per bilanciare la forza normale è la forza fornita dalla forza centripeta.
- Anche i pianeti che ruotano attorno al sole sperimentano la forza centripeta a causa della forza gravitazionale.
Cos'è la forza centrifuga?
La forza centrifuga è anche una forza che agisce quando l'oggetto si muove in modo circolare. Questa forza ha la stessa intensità della forza centripeta ma è nella direzione opposta alla forza centripeta.
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Si tratta di una sorta di pseudo-forza che agisce nel movimento curvilineo e si oppone a quello centripeto accelerazione e funge da forza di reazione. La forza centrifuga funziona solo nel sistema di riferimento rotazionale.
Calcolo della forza centrifuga
La forza centripeta è data dalla formula,
F = -mv 2 /R
Dove,
M è la massa dell'oggetto
In è la velocità dell'oggetto
R è il raggio dell'oggetto
Qui, il segno meno indica che la forza centrifuga è di natura opposta.
Unità di forza centrifuga
Anche la sua unità è Newton (N), questa forza non esiste quando le misurazioni vengono effettuate in un sistema di riferimento inerziale, esiste solo quando la misurazione viene effettuata rispetto al sistema di riferimento rotante.
Esempi di forza centrifuga nella vita quotidiana
La forza centrifuga agisce solo nel sistema di riferimento rotante. Vari esempi di oggetti sotto l'influenza della forza centrifuga sono:
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Cambia in base all'immagine
- Peso di un oggetto ai poli e all'equatore
- Una bicicletta che fa una curva.
- Veicolo che percorre una curva
- Ferrovia equatoriale
La centrifuga è un dispositivo per separare una miscela di fluidi che funziona secondo il principio di Centrifugazione .
Per saperne di più,
- Accelerazione angolare
- Grafico accelerazione-tempo
- Moto uniformemente accelerato
Esempi risolti sulla forza centripeta e sulla forza centrifuga
Esempio 1: Trova l'accelerazione centripeta di un oggetto che esegue un movimento circolare con un raggio di 20 m. La velocità dell'oggetto è 100 m/s.
Soluzione:
L'accelerazione centripeta è data da,
un = v 2 /R
Dato:
v = 100 m/s
r = 20 mInserendo i valori nell'equazione,
un = v2/R
un = (100)2/(venti)
a = 10000/20
a = 500 m/s2
Esempio 2: Un oggetto (m = 8Kg) sta eseguendo un movimento circolare con un raggio di 2 m. Se la velocità dell'oggetto è 10 m/s, calcola la forza centripeta che agisce sull'oggetto.
Risposta:
L'accelerazione centripeta è data da
F = mv2/R
Dato:
m = 8kg
v = 10 m/s
r = 2 mInserendo i valori nell'equazione,
F = mv2/R
F = (8)(10)2/(2)
= 400N
Esempio 3: Un oggetto (m = 1Kg) sta eseguendo un movimento circolare con un raggio di 4 m. Se la forza centripeta che agisce sull'oggetto è 100 N, calcola la velocità dell'oggetto.
Soluzione:
La forza che agisce sull'oggetto è data da,
F = a
100 = (1)(a)
a = 100 m/s2L'accelerazione dell'oggetto è data da,
seriale in postgresun = v2/R
100 = V2/4
400 = V2
v = 20 m/s
Riassunto – Forza centripeta e centrifuga
Le forze centripete e centrifughe sono concetti fondamentali in fisica, soprattutto per quanto riguarda il movimento circolare. La forza centripeta agisce su un oggetto che si muove lungo una traiettoria curva, sempre diretta verso il centro del cerchio. Il suo ruolo è cruciale nel mantenere un movimento circolare uniforme alterando continuamente la direzione della velocità dell’oggetto senza influenzarne la velocità. D'altra parte, la forza centrifuga è una pseudo-forza che sembra spingere verso l'esterno dal centro di rotazione, opponendosi alla forza centripeta. Mentre la forza centripeta è reale e osservabile, la forza centrifuga è una forza apparente sperimentata dagli oggetti in un sistema di riferimento rotante a causa della loro inerzia. Insieme, queste forze svolgono un ruolo significativo nello spiegare vari fenomeni, dalle orbite planetarie alle dinamiche delle giostre dei parchi di divertimento, arricchendo la nostra comprensione del movimento circolare nel mondo fisico.
Domande frequenti sulla forza centripeta e sulla forza centrifuga
Cos'è la forza centripeta?
La forza che agisce sull'oggetto che sta eseguendo il movimento curvilineo aiuta l'oggetto a mantenere la sua posizione mentre esegue il movimento curvilineo è chiamata forza centripeta. Questa forza è diretta verso il centro di curvatura.
Quali sono esempi di forza centripeta?
Il movimento della Terra attorno al sole è considerato un movimento curvilineo e la forza che fa muovere la Terra in questo movimento è chiamata forza centripeta.
Allo stesso modo, il movimento della Luna attorno alla Terra è causato dalla forza centripeta.
Come funziona una centrifuga?
La centrifuga è un dispositivo che viene utilizzato per separare due sostanze utilizzando la forza centrifuga. Ad esempio, possiamo separare il plasma e le cellule del sangue dal sangue utilizzando una centrifuga.
Quale forza agisce nella lavatrice?
In una lavatrice rotante, sia la forza centrifuga che la forza centripeta lavorano contemporaneamente.
Qual è la differenza tra forza centrifuga e forza centripeta?
La differenza fondamentale tra la forza centrifuga e la forza centripeta è questa la forza centripeta agisce sempre verso il centro di curvatura mentre la forza centrifuga agisce lontano dal centro della curvatura. Inoltre, la forza centripeta si osserva nel sistema di riferimento inerziale, mentre la forza centrifuga si osserva nel sistema di riferimento non inerziale o rotante.