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向心力と遠心力

向心力と遠心力 – 円運動を行う物体の速度は毎秒変化します。つまり、パーティクルに力が作用し、パーティクルが円運動をするようになり、そのたびに変化します。円運動する物体に働く力には向心力と遠心力があります。これらの力により、物体は円運動をすることができます。

についてもっと学びましょう この記事では、向心力と遠心力とその違いについて説明します。



目次

向心力 vs 遠心力

これらの力は両方とも必要不可欠です 円運動。 向心力は本質的に現実の力であり、慣性座標系で作用しますが、遠心力は擬似的な力であり、内部座標系で作用します。

例えば – 回転座標系。これらの力は両方とも大きさが等しく、方向が反対です。直感的には、遠心力は物体の直線移動を維持し、回転に抵抗する傾向がありますが、一方、向心力は物体を円運動で移動させます。表形式で違いを見てみましょう。



求心力

遠心力
それは、存在し、外部から適用される実際の力として知られています。 勢力 のように 重力、 通常の力 、など。 として知られています 架空または擬似的な力 。
物体に円運動でかかる力のことです。力は円の中心に向かって働きます。 物体に円運動でかかる力のことです。力は円の中心から離れるように作用します。
向心力は慣性系と非慣性系の両方で慣性的に作用します。 遠心力は非慣性系で作用します。 (フレーム回転)
例: 惑星の周りを周回する衛星は、向心力が使用される例です。 車が内側に動くときに、車内に座っている男性が外側に傾いているのは、遠心力の一例です。

向心力とは何ですか？

の 力 曲線運動をする物体に働く力を向心力といいます。これにより、オブジェクトは曲線の動きを維持できます。向心力は次のように定義できます。



曲線運動している物体に作用し、その物体の軌跡の曲率の中心に向かう力を向心力といいます。

求心性という言葉は、中心を求める、または中心に向かうことを意味します。したがって、求心力は、物体が曲線運動をしているときに中心に向かって働く力として簡単に定義できます。

向心力の計算

向心力の大きさは次の式で求められます。

F = MV 2 /r

どこ、
メートル 物体の質量です
で 物体の速度です
r はオブジェクトの半径です

したがって、上記の式から、向心力は次の 2 乗に正比例することがわかります。 速度 物体の速度がわずかに増加すると、力は大幅に増加します。

向心力の単位

向心力はそれ自体が力であるため、次のように測定されます。 中性子 それは そして団結する フォースの。向心力を測定する他の単位は kgms です-2、ダインなど。

の中に 円運動 、向心力は常に中心に向けられ、任意の点で方向を与える接線に対して常に垂直になります。

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日常生活における向心力の例

求心力 物体の円運動を担当します。向心力を示すさまざまな例を以下の画像で説明します。

向心力の例

  • 向心力の例では、紐の端にボールを結び付けて紐を回転させると、紐に張力がかかります。
  • 自動車の車輪の回転に必要な摩擦力は向心力によって得られます。
  • ジェット コースターでは、垂直力と釣り合うために提供される力は向心力によって提供されます。
  • 太陽の周りを公転する惑星にも、重力の影響で向心力が生じます。

遠心力とは何ですか?

遠心力も物体が円運動するときに働く力です。この力は向心力と同じ大きさですが、向心力とは反対の方向になります。

これは、求心力に対抗する曲線運動で働く一種の擬似力です。 加速度 そしてその反力として働きます。遠心力は回転基準系でのみ作用します。

遠心力の計算

向心力は次の式で求められます。

F = -mv 2 /r

どこ、
メートル 物体の質量です
で 物体の速度です
r はオブジェクトの半径です

ここで、マイナス記号は遠心力が逆の性質であることを表します。

Javaの同等のインターフェース

遠心力の単位

その単位もニュートン (N) です。この力は、慣性座標系で測定が行われた場合には存在せず、回転座標系に対して測定が行われた場合にのみ存在します。

日常生活における遠心力の例

遠心力は回転座標系内でのみ作用します。遠心力の影響を受ける物体のさまざまな例は次のとおりです。

イメージに合わせて変化します

  • 極点と赤道上の物体の重量
  • 曲がるバイク。
  • カーブを走行する車両
  • 赤道鉄道

遠心分離機は、液体の混合物を分離するための装置であり、次の原理で動作します。 遠心分離 。

続きを読む、

向心力と遠心力に関する解決例

例 1: 半径 20m の円運動をする物体の向心加速度を求めます。物体の速度は100m/sです。

解決：

向心加速度は次のように与えられます。

a = v 2 /r

与えられる:

v = 100m/秒
r = 20m

値を式に代入すると、

a = v2/r

a = (100)2/(20)
a = 10000/20
a = 500m/秒2

例 2: 物体 (m = 8Kg) が半径 2m の円運動をしています。物体の速度が10m/sの場合、物体に働く向心力を求めます。

答え：

向心加速度は次のように与えられます。

F = MV2/r

与えられる:

m = 8kg
v = 10 m/秒
r = 2m

値を式に代入すると、

F = MV2/r

F = (8)(10)2/(2)
= 400N

例 3: 物体 (m = 1Kg) が半径 4m の円運動をしています。物体に働く向心力が100Nの場合、物体の速度を求めます。

解決：

物体に作用する力は次のように与えられます。

F = で

Java文字列を配列に入れる

100 = (1)(a)
a = 100m/秒2

物体の加速度は次のように与えられます。

a = v2/r

100 = v2/4

400 = v2

v = 20 m/秒

まとめ – 向心力と遠心力

向心力と遠心力は物理学、特に円運動に関する基本的な概念です。向心力は、曲線の経路に沿って移動する物体に常に円の中心に向かって作用します。その役割は、物体の速度に影響を与えることなく速度の方向を継続的に変更することで、均一な円運動を維持する上で重要です。一方、遠心力は、向心力に対抗して、回転中心から外側に押し出すように見える擬似的な力です。向心力は実際に観測可能なものですが、遠心力は、回転する基準系内の物体が慣性によって受ける見かけの力です。これらの力は共に、惑星の軌道から遊園地の乗り物の力学に至るまで、さまざまな現象を説明する上で重要な役割を果たし、物理世界における円運動の理解を深めます。

向心力と遠心力に関するFAQ

向心力とは何ですか？

曲線運動をしている物体に作用し、曲線運動をしている間物体の位置を維持するのに役立つ力を向心力といいます。この力は曲率の中心に向けられます。

向心力の例にはどのようなものがありますか?

太陽の周りの地球の運動は曲線運動と考えられ、この運動で地球を動かす力を向心力といいます。

同様に、地球の周りの月の運動は向心力によって引き起こされます。

遠心分離機はどのように機能するのですか?

遠心分離機は、遠心力を利用して２つの物質を分離する装置です。 たとえば、遠心分離機を使用して血液から血漿と血球を分離できます。

洗濯機にはどのような力が働くのでしょうか？

回転式洗濯機では、 遠心力と向心力が同時に働きます。

遠心力と向心力の違いは何ですか?

遠心力と向心力の基本的な違いは、 向心力は常に曲率中心に向かって働きます。 一方 遠心力は曲率の中心から離れる方向に働きます。 また、向心力は慣性座標系で観測され、遠心力は非慣性座標系または回転座標系で観測されます。