Visa fråga/svar

 

Kraft-Rörelse [15272]

Fråga:
Jag undrar vilka krafter som verkar på mig när jag sitter på en bänk i en cirkelformad karusell som snurrar, och vilken riktning de har.

Så vitt jag förstår finns det dels en acceleration in mot cirkelns mitt, och också en centrifugalkraft. Vilken riktning har centrifugalkraften? Finns det även en friktionskraft som gör att man hålls kvar och inte slungas av karusellen?
/Axel K, Fyrisskolan, Uppsala

Svar:
Hej Axel! En bra och besvärlig fråga. Besvärlig för att man pratar om en väldig massa krafter hit och dit. Det fall du frågar efter - att du sitter still på karusellen - är inte så svårt om man bara resonerar korrekt.

Det viktiga är vilket koordinatsystem du vill arbeta i. Det är helt upp till dig att välja detta - normalt väljer man ett system som gör problemet så enkelt som möjligt. Det finns två koordinatsystem som är av större intresse än andra:

1 Ett system där du är i vila. Eftersom detta måste röra sig i en cirkel med karusellens rotation, så är detta ett accelererat system (icke inertialsystem).

2 Ett system utanför karusellen. Detta system befinner sig i vila (vi kan bortse från jordens rörelse) och är alltså ett inertialsystem (icke accelererande system).

I båda systemen påverkas du av en gravitationskraft m*g riktad nedåt. Denna balanseras av en motkraft från golvet. Så vertikalt är nettokraften noll och alltså ingen acceleration.

I system 1 påverkas du av en centrifugalkraft riktad ut från centrum (systemet är ju inget inertialsystem). Eftersom du befinner dig i vila i förhållande till system 1 behövs en kraft som kompenserar centrifugalkraften. Det är friktionskraften eller den motkraft som bänken ger.

I system 2 rör du dig i en cirkel, dvs du accelereras hela tiden in mot karusellens centrum. Kraften som åstadkommer accelerationen är samma friktionskraft vi hade i system 1, men eftersom system 2 är ett inertialsystem så finns ingen centrifugalkraft som kompenserar friktionskraften. Friktionskraften (riktad mot karusellens centrum) orsakar en acceleration som får dig att beskriva en cirkelrörelse.

Svenska Wikipedia säger om centrifugalkraft (centrifugalkraft ):

Centrifugalkraft är en term vilken kan referera till två olika krafter vilka är relaterade till rotation. Båda är riktade ifrån rotationscentrum men de objekt vilka de verkar på är olika.

1 En reell eller "reaktiv" centrifugalkraft uppträder som en reaktion på en centripetal acceleration som verkar på en massa. Denna centrifugala kraft är till storleken lika med den centripetala kraften men riktad från rotationscentrum och verkar på det objekt vilket orsakar den centripetala accelerationen.

2 En pseudo eller "fiktiv" centrifugalkraft uppträder när en roterande referensram används for analys. Accelerationen (den sanna) av referensramen ersätts med en (fiktiv) centrifugalkraft som påverkar alla objekt och är riktad från rotationscentrum.

1 är alltså kraften (reaktionskraften till centripetalkraften) som verkar utåt på din hand om du snurrar en tyngd som sitter på ett snöre.

2 är den fiktiva kraften man känner om man befinner sig inne i ett system som utför en cirkelrörelse.

Hoppas detta var begripligt. Kom ihåg att det är endast i icke-inertialsystem (accerererade system) du behöver involvera fiktiva krafter som tröghetskrafter och centrifugalkrafter.

Se diskussion under länk 1 och fråga 3160 där karusellåkaren inte sitter stilla.
/Peter E

Se även fråga 3160

Nyckelord: centrifugalkraft [15]; *nöjesparksfysik [12]; centripetalkraft [10];

1 http://fragelada.fysik.org/forum/display_message.asp?mid=769

*

 

 

Frågelådan innehåller 7178 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-09-20 12:13:24.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.