Fuerza centrípeta:
(1) La fuerza centrípeta es la razón que cambia la dirección del movimiento de un objeto y produce una aceleración centrípeta.
(2) La La dirección de la fuerza centrípeta apunta al centro del círculo, siempre es perpendicular a la dirección del movimiento del objeto, por lo que la fuerza centrípeta solo cambia la dirección de la velocidad.
(3) Según Newton Ley del movimiento, la relación causal entre la fuerza centrípeta y la aceleración centrípeta es que las direcciones de las dos son siempre las mismas: siempre son perpendiculares a la velocidad, apuntando al centro del círculo a lo largo del radio.
(4) Para un movimiento circular uniforme, la fuerza externa neta sobre el objeto es toda fuerza centrípeta, por lo que la fuerza externa neta sobre el objeto que realiza un movimiento circular uniforme debe ser: constante en magnitud y dirección Perpendicular a la dirección de la velocidad.
Fórmula de la fuerza centrípeta:
(1) De las fórmulas a=ω2r y a=v2/r, se puede ver que bajo la condición de velocidad angular constante, la aceleración centrípeta de la partícula Proporcional al radio; bajo la condición de una velocidad lineal constante, la aceleración centrípeta de la partícula es inversamente proporcional al radio.
(2) La fuerza externa total sobre un objeto en forma circular uniforme el movimiento es todo fuerza centrípeta, por lo que el objeto es La fuerza externa resultante debe permanecer sin cambios en magnitud y la dirección siempre debe ser perpendicular a la dirección de la velocidad; la fuerza externa resultante solo cambia la dirección de la velocidad, no la magnitud de la velocidad; Velocidad Según la fórmula, si la fuerza externa resultante F sobre un objeto es mayor que la fuerza centrípeta requerida para moverse en una determinada órbita circular, el objeto se moverá a una nueva órbita circular con un radio reducido a una velocidad constante (donde. la velocidad angular del objeto aumentará), de modo que la fuerza externa combinada sobre el objeto sea exactamente igual a la fuerza centrípeta requerida en la órbita. Se puede ver que el objeto se acercará al centro del círculo en este momento. Por el contrario, si la fuerza externa neta sobre el objeto es menor que la fuerza centrípeta requerida para moverse en una determinada órbita circular, la "fuerza centrípeta es insuficiente", el radio de la órbita del movimiento del objeto aumentará y, por lo tanto, se alejará gradualmente. desde el centro del círculo si la fuerza externa neta desaparece repentinamente, el objeto se moverá a lo largo de la línea tangente volando en la dirección, esto es movimiento centrífugo.
La fórmula de la fuerza centrípeta resuelve problemas prácticos:
Al resolver el problema dinámico del movimiento circular según la fórmula, se deben hacer cuatro determinaciones:
(1) Determinar el centro del círculo y el plano donde se ubica la trayectoria del círculo. ;
(2) Determinar la fuente de la fuerza centrípeta;
(3) Tomando la dirección que apunta al centro del círculo como positiva, determine los diversos componentes que participan en la fuerza centrípeta. Los componentes positivos y negativos de la fuerza;
(4) Determinar la ecuación dinámica que satisface la ley de Newton.
La relación entre la fuerza centrípeta y la aceleración centrípeta de un objeto en El movimiento circular también sigue la Segunda Ley de Newton: Fn=man Al formular una ecuación, de acuerdo con el análisis de fuerza del objeto, escriba la fuerza externa total proporcionada por el mundo exterior al objeto en el lado izquierdo de la ecuación y escriba la fuerza centrípeta. Fuerza requerida por el objeto del lado derecho (se pueden utilizar varias formas).
Preguntas del ejercicio:
1. El enunciado correcto sobre la fuerza centrípeta sobre un objeto en movimiento circular es ()
A. Debido a que la fuerza centrípeta siempre apunta al centro del círculo a lo largo del radio y permanece sin cambios en magnitud, la fuerza centrípeta es una fuerza constante
B. Las direcciones de la fuerza centrípeta y la aceleración centrípeta son constantes
C. La fuerza centrípeta es la fuerza externa neta sobre un objeto
D. Debido a que la fuerza centrípeta apunta al centro del círculo y es perpendicular a la dirección de la velocidad lineal, no puede cambiar la magnitud de la velocidad lineal
2. Entre las siguientes afirmaciones sobre la fuerza centrípeta sobre un objeto en movimiento circular uniforme, la correcta es ()
A. Además de otras fuerzas, el objeto también se ve afectado por una fuerza centrípeta
B. La fuerza externa neta sobre el objeto proporciona la fuerza centrípeta
C. La fuerza centrípeta es una fuerza constante
D. El tamaño de la fuerza centrípeta: siempre cambiando
3. Entre las siguientes afirmaciones sobre la aceleración centrípeta, ¿cuál es incorrecta? ()
A. La dirección de la aceleración centrípeta siempre es perpendicular a la dirección de la velocidad
B. La dirección de la aceleración centrípeta permanece sin cambios
C. En el movimiento circular uniforme, la aceleración centrípeta es constante
D. En el movimiento circular uniforme, la magnitud de la aceleración centrípeta cambia constantemente
4. En el movimiento circular uniforme, las siguientes cantidades físicas permanecen sin cambios ()
A. Aceleración centrípeta
B. Velocidad lineal
C. Fuerza centrípeta
D. Velocidad angular