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その力が円形の経路に沿って移動する粒子に確実に作用することをどのように示すことができますか?

循環経路で動く粒子に力が作用しなければならないことを実証する方法は次のとおりです。

概念を理解する

* 慣性: 動いているオブジェクトは、一定の速度で直線で動き続ける傾向があります(ニュートンの最初の法律)。

* 円形運動: 円を動かす粒子は常に変化しています。つまり、その速度は変化しています。

重要な洞察

速度はベクトル(大きさと方向)であるため、大きさまたは方向のいずれかの変化は、粒子が加速していることを意味します。 加速には力が必要です(ニュートンの第二法則:F =Ma)。

デモンストレーション

1。速度ベクトルを考慮してください:

*粒子が円を描くことを想像してください。その速度ベクトルは常に円に接しています。

*粒子が移動すると、速度ベクトルの方向が常に変化します。

*この方向の変化は加速を示します。

2。中心極加速度:

*円運動における粒子の加速は、中心性加速と呼ばれます。常に円の中心に向けられています。

*この加速度の大きさは次のように与えられます:a =v^2/r(ここで、vは速度、rは円の半径です)。

3。中心力:

*加速度には力が必要なため、円の中心に向けられた粒子に作用する力がなければなりません。この力は、中心力と呼ばれます。

*中心力の大きさは次のとおりです。f=ma =mv^2/r

* 弦の上でボールを振る: 文字列の張力は、中心力を提供します。

* カーブを丸くする車: タイヤと道路の間の摩擦は、中心力を提供します。

* 太陽を周回する地球: 地球と太陽の間の重力は、中心力を与えます。

結論

円を動かす粒子が速度(具体的にはその方向)の変化を経験するという事実は、力がそれに作用しなければならないことを直接意味します。円の中心に向けられたこの力は、中心力と呼ばれます。

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