Zentripetal- und Zentrifugalkraft – Ein Objekt, das eine Kreisbewegung ausführt, ändert jede Sekunde seine Geschwindigkeit. Das bedeutet, dass auf das Teilchen eine Kraft einwirkt, die es in eine kreisförmige Bewegung versetzt, die sich jedes Mal ändert. Die Kräfte, die bei kreisförmiger Bewegung auf das Objekt wirken, sind Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft. Diese Kräfte ermöglichen es Objekten, sich kreisförmig zu bewegen.
Erfahren wir mehr darüber Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft und ihre Unterschiede in diesem Artikel.
Inhaltsverzeichnis
- Zentripetalkraft vs. Zentrifugalkraft
- Was ist Zentripetalkraft?
- Berechnung der Zentripetalkraft
- Einheit der Zentripetalkraft
- Beispiele für Zentripetalkraft im täglichen Leben
- Was ist Zentrifugalkraft?
- Berechnung der Zentrifugalkraft
- Einheit der Zentrifugalkraft
- Beispiele für Zentrifugalkraft im täglichen Leben
- Gelöste Beispiele zur Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft
Zentripetalkraft vs. Zentrifugalkraft
Beide Kräfte sind wesentlich für Kreisbewegung. Während die Zentripetalkraft von Natur aus eine reale Kraft ist und im Trägheitsbezugssystem wirkt, ist die Zentrifugalkraft eine Pseudokraft und wirkt in einem inneren Bezugssystem.
Zum Beispiel – Der rotierende Bezugsrahmen. Beide Kräfte sind gleich groß und entgegengesetzt gerichtet. Intuitiv betrachtet tendiert die Zentrifugalkraft dazu, das Objekt in einer geraden Linie zu halten und der Drehung entgegenzuwirken, wohingegen die Zentripetalkraft dazu führt, dass sich das Objekt in einer kreisförmigen Bewegung bewegt. Werfen wir einen Blick auf die Unterschiede in tabellarischer Form.
| Zentripetalkraft | Zentrifugalkraft |
|---|---|
| Man bezeichnet sie als reale Kraft, die existiert und von außen ausgeübt wird. Kräfte wie Erdanziehungskraft, normale Kraft , usw. | Es ist als bekannt fiktiv oder pseudo-gewaltig . |
| Es handelt sich um die Kraft, die in einer kreisförmigen Bewegung auf das Objekt ausgeübt wird. Die Kraft wirkt zum Mittelpunkt des Kreises hin. | Es handelt sich um die Kraft, die in einer kreisförmigen Bewegung auf das Objekt ausgeübt wird. Die Kraft wirkt vom Kreismittelpunkt weg. |
| Die Zentripetalkraft wirkt sowohl im Trägheits- als auch im Nicht-Trägheitssystem. | Die Zentrifugalkraft wirkt in einem nicht trägen Rahmen. (Rotierende Rahmen) |
| Beispiel: Ein Satellit, der den Planeten umkreist, ist ein Beispiel, bei dem die Zentripetalkraft genutzt wird. | Der Mann, der im Auto sitzt und sich nach außen lehnt, während sich das Auto nach innen bewegt, ist ein Beispiel für die Zentrifugalkraft. |
Was ist Zentripetalkraft?
Der Gewalt Die Wirkung auf das Objekt, das sich in einer krummlinigen Bewegung bewegt, wird als Zentripetalkraft bezeichnet. Dadurch kann das Objekt seine krummlinige Bewegung beibehalten. Wir können die Zentripetalkraft definieren als:
Die Kraft, die auf ein Objekt wirkt, das sich in einer krummlinigen Bewegung befindet und auf den Mittelpunkt der Krümmung der Bahn des Objekts gerichtet ist, wird als Zentripetalkraft bezeichnet.
Das Wort „zentripetal“ bedeutet „Zentrum suchend“ oder „zur Mitte hin“. Daher können wir die Zentripetalkraft leicht als die Kraft definieren, die zum Zentrum hin wirkt, wenn ein Objekt eine krummlinige Bewegung ausführt.
Berechnung der Zentripetalkraft
Die Größe der Zentripetalkraft ergibt sich aus der Formel:
F = mv 2 /R
Wo,
M ist die Masse des Objekts
In ist die Geschwindigkeit des Objekts
R ist der Radius des Objekts
Aus der obigen Formel geht also klar hervor, dass die Zentripetalkraft direkt proportional zum Quadrat der ist Geschwindigkeit Eine leichte Erhöhung der Geschwindigkeit des Objekts erhöht die Kraft drastisch.
Einheit der Zentripetalkraft
Da die Zentripetalkraft selbst eine Kraft ist, wird sie gemessen Neutron Welches ist das UND vereint der Kraft. Andere Einheiten zur Messung der Zentripetalkraft sind kgm-2, Dyne usw.
Im Kreisbewegung , die Zentripetalkraft ist immer auf das Zentrum gerichtet und steht immer senkrecht zur Tangente, die an jedem Punkt die Richtung angibt.
Beispiele für Zentripetalkraft im täglichen Leben
Zentripetalkraft ist für die Kreisbewegung des Objekts verantwortlich. Verschiedene Beispiele, die Zentripetalkraft zeigen, werden im Bild unten besprochen.
- Wenn wir einen Ball an das Ende der Saite binden und die Saite drehen, erfahren wir im Beispiel der Zentripetalkraft eine Spannung in der Saite.
- Die zum Drehen des Rades im Auto erforderliche Reibungskraft wird durch die Zentripetalkraft bereitgestellt.
- In einer Achterbahn ist die Kraft, die zum Ausgleich der Normalkraft bereitgestellt wird, die Kraft, die durch die Zentripetalkraft bereitgestellt wird.
- Planeten, die sich um die Sonne drehen, erfahren aufgrund der Gravitationskraft auch eine Zentripetalkraft.
Was ist Zentrifugalkraft?
Die Zentrifugalkraft ist auch eine Kraft, die wirkt, wenn sich das Objekt in einer Kreisbewegung befindet. Diese Kraft hat die gleiche Größe wie eine Zentripetalkraft, wirkt jedoch in die entgegengesetzte Richtung der Zentripetalkraft.
Dabei handelt es sich um eine Art Pseudokraft, die bei der krummlinigen Bewegung wirkt und der Zentripetalbewegung entgegenwirkt Beschleunigung und fungiert als dessen Reaktionskraft. Die Zentrifugalkraft wirkt nur im Rotationsbezugssystem.
Berechnung der Zentrifugalkraft
Die Zentripetalkraft ergibt sich aus der Formel:
Ein Beispiel für ein Open-Source-Betriebssystem ist
F = -mv 2 /R
Wo,
M ist die Masse des Objekts
In ist die Geschwindigkeit des Objekts
R ist der Radius des Objekts
Das Minuszeichen bedeutet hier, dass die Zentrifugalkraft entgegengesetzter Natur ist.
Einheit der Zentrifugalkraft
Ihre Einheit ist ebenfalls Newton (N). Diese Kraft existiert nicht, wenn Messungen in einem inertialen Bezugssystem durchgeführt werden, sie existiert nur, wenn die Messung in Bezug auf das rotierende Bezugssystem durchgeführt wird.
Beispiele für Zentrifugalkraft im täglichen Leben
Die Zentrifugalkraft wirkt nur im rotierenden Bezugssystem. Verschiedene Beispiele für Objekte unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft sind:
Änderungen je nach Bild
- Gewicht eines Objekts an den Polen und am Äquator
- Ein Fahrrad macht eine Kurve.
- Fahrzeug fährt um eine Kurve
- Äquatorialbahn
Zentrifuge ist ein Gerät zur Trennung eines Flüssigkeitsgemisches, das nach dem Prinzip arbeitet Zentrifugation .
Mehr lesen,
- Winkelbeschleunigung
- Beschleunigungs-Zeit-Diagramm
- Gleichmäßig beschleunigte Bewegung
Gelöste Beispiele zur Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft
Beispiel 1: Ermitteln Sie die Zentripetalbeschleunigung eines Objekts, das eine Kreisbewegung mit einem Radius von 20 m ausführt. Die Geschwindigkeit des Objekts beträgt 100 m/s.
Lösung:
Die Zentripetalbeschleunigung ist gegeben durch:
a = v 2 /R
Gegeben:
v = 100m/s
r = 20mSetzen Sie die Werte in die Gleichung ein,
a = v2/R
a = (100)2/(zwanzig)
a = 10000/20
a = 500 m/s2
Beispiel 2: Ein Objekt (m = 8 kg) führt eine Kreisbewegung mit einem Radius von 2 m aus. Wenn die Geschwindigkeit des Objekts 10 m/s beträgt, ermitteln Sie die auf das Objekt wirkende Zentripetalkraft.
Antwort:
Die Zentripetalbeschleunigung ist gegeben durch:
F = mv2/R
Gegeben:
m = 8kg
v = 10 m/s
r = 2 mSetzen Sie die Werte in die Gleichung ein,
F = mv2/R
F = (8)(10)2/(2)
= 400 N
Beispiel 3: Ein Objekt (m = 1 kg) führt eine Kreisbewegung mit einem Radius von 4 m aus. Wenn die auf das Objekt wirkende Zentripetalkraft 100 N beträgt, ermitteln Sie die Geschwindigkeit des Objekts.
Lösung:
Die auf das Objekt wirkende Kraft ist gegeben durch:
F = bei
100 = (1)(a)
a = 100 m/s2Die Beschleunigung des Objekts ist gegeben durch:
a = v2/R
100 = v2/4
400 = v2
v = 20 m/s
Zusammenfassung – Zentripetal- und Zentrifugalkraft
Zentripetal- und Zentrifugalkräfte sind grundlegende Konzepte der Physik, insbesondere im Hinblick auf Kreisbewegungen. Die Zentripetalkraft wirkt auf ein Objekt, das sich auf einer gekrümmten Bahn bewegt und immer auf den Mittelpunkt des Kreises gerichtet ist. Seine Rolle ist entscheidend für die Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Kreisbewegung, indem es die Geschwindigkeitsrichtung des Objekts kontinuierlich ändert, ohne seine Geschwindigkeit zu beeinflussen. Andererseits ist die Zentrifugalkraft eine Pseudokraft, die scheinbar vom Rotationszentrum nach außen drängt und der Zentripetalkraft entgegenwirkt. Während die Zentripetalkraft real und beobachtbar ist, ist die Zentrifugalkraft eine scheinbare Kraft, die Objekte in einem rotierenden Bezugssystem aufgrund ihrer Trägheit erfahren. Zusammengenommen spielen diese Kräfte eine wichtige Rolle bei der Erklärung verschiedener Phänomene, von Planetenumlaufbahnen bis hin zur Dynamik von Fahrgeschäften in Vergnügungsparks, und bereichern unser Verständnis der Kreisbewegung in der physischen Welt.
FAQs zu Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft
Was ist Zentripetalkraft?
Die Kraft, die auf das Objekt wirkt, das eine krummlinige Bewegung ausführt, hilft dem Objekt, seine Position beizubehalten, während es die krummlinige Bewegung ausführt, und wird als Zentripetalkraft bezeichnet. Diese Kraft ist auf den Krümmungsmittelpunkt gerichtet.
Was sind Beispiele für Zentripetalkraft?
Die Bewegung der Erde um die Sonne wird als krummlinige Bewegung betrachtet und die Kraft, die die Erde bei dieser Bewegung bewegt, wird Zentripetalkraft genannt.
Ebenso wird die Bewegung des Mondes um die Erde durch die Zentripetalkraft verursacht.
Wie funktioniert eine Zentrifuge?
Die Zentrifuge ist ein Gerät, das dazu dient, zwei Substanzen mithilfe der Zentrifugalkraft zu trennen. Beispielsweise können wir mithilfe einer Zentrifuge Plasma und Blutzellen aus dem Blut trennen.
Welche Kraft wirkt in der Waschmaschine?
In einer rotierenden Waschmaschine Sowohl die Zentrifugalkraft als auch die Zentripetalkraft wirken gleichzeitig.
Was ist der Unterschied zwischen Zentrifugalkraft und Zentripetalkraft?
Der grundlegende Unterschied zwischen der Zentrifugalkraft und der Zentripetalkraft besteht darin Die Zentripetalkraft wirkt immer in Richtung des Krümmungsmittelpunkts wohingegen Die Zentrifugalkraft wirkt vom Krümmungsmittelpunkt weg. Außerdem wird die Zentripetalkraft im trägen Bezugssystem beobachtet, während die Zentrifugalkraft im nicht-trägen oder rotierenden Bezugssystem beobachtet wird.