Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning 15 frågor/svar hittade Kraft-Rörelse [18983] Det står att en bil kör över ett backkrön med konstant hastighet. På ett säte inne i bilen ligger ett paket. Hur ska man veta vilka krafter som verkar på paketet och varför är det så att tyngdkraften är större en normalkraften på paketet? Sen undrar jag också hur man ska räkna ut den hastigheten bilen behöver för att paketet ska lätta från sätet precis på toppen av backen. Vad innebär det egentligen att paketet lättar från sätet? Att den åker av?
Paketets massa är 2,55 kg. hastigheten är 12m/s och radien på backkrönet har radien 80 m. Svar: Nedåt verkar tyngdkraften mg. Detta kan du se som en acceleration g uppåt. Cirkelrörelsen ger en acceleration nedåt a = -v2/R = -122/80 = -1.8 m/s2 = -1.8/9.81 g = -0.18 g så netto g som paketet utsätts för är (1-0.18)g = 0.82g Vid vilken hastighet är netto g noll? mg = mv2/R dvs v =sqrt(gR) = sqrt(9.81*80) = 28 m/s Problemet är att även bilen flyger i luften om den inte sitter fast i skenor som en berg-och-dalbanevagn! Nyckelord: centrifugalkraft [15]; g-krafter [18]; 1 http://www.pluggakuten.se/forumserver/viewtopic.php?pid=216115 Kraft-Rörelse [18916] Har problem med följande: En framtida rymdstation ser ut som ett gigantiskt cykelhjul. Invånarna lever inne i Jag har beräknat att dess rotationstid är 60.2 sekunder men förstår verkligen inte varför invånarna har sina fötter mot yttersidan av stationen. Om någon skulle kunna förklara detta vore jag grymt tacksam! Svar: a = v2/R där v är rotationshastigheten för periferin och R är radien. Om denna sätts lika med g får man lätt v=94.0 m/s. Tiden för ett varv blir 2pR/v = 60.2 s precis som du kommit fram till. För att kunna diskutera krafterna får vi först bestämma vilket koordinatsystem vi vill ha. Vi väljer ett system som är fixt i förhållande till rymdstationen. Eftersom detta system roterar är det inte ett inertialsystem utan ett accelererat system. Vi kan då använda oss av den fiktiva centrifugalkraften som är riktad ut från rotationscentrum. Det är denna kraft som tvingar invånarna att ha fötterna mot yttersidan. Det är inte konstigare än att australiensarna har fötterna i en riktning motsatt oss eftersom jorden är rund. Alternativt resonemang är att acceleration i en riktning (in mot centrum) är ekvivalent med ett gravitationsfält i motsatt riktning (ut från periferin). Detta är Einsteins ekvivalensprincip. Se även fråga 15272 Nyckelord: centrifugalkraft [15]; rymdfärder [23]; Kraft-Rörelse [18900] Svar: Du kan införa en centrifugalkraft om du väljer ett koordinatsystem som rör sig med din partikel. Detta är rimligt för att förklara vad som händer inne i en bil som går genom en kurva. För subatomära system är detta val av koordinatsystem inte särskilt praktiskt. I kvantmekanik använder man sig dessutom över huvud taget inte av krafter utan potentialer. Dessutom kan man inte se elektronerna i atomer som små laddade partiklar som rör sig i banor runt atomkärnan,se fråga 13733 Se vidare en detaljerad utläggning om centrifugalkraft i fråga 15272 Nyckelord: centrifugalkraft [15]; kvantmekanik [30]; centripetalkraft [11]; Kraft-Rörelse [17230] Svar: Främsta anledningen är att jordens rotation är ganska långsam: ett varv tar 24 timmar. Det som gör att du blir yr är att kraften som verkar på dig, resultanten av jordens tyngdkraft plus karusellens centrifugalkraft, ändras snabbt med tiden. Detta påverkar balanssinnet eftersom vad som uppfattas som upp och ner varierar med tiden. Ett ytterligare skäl är att jordens rotation sker runt en axel som går genom jordens centrum. Centrifugalkraften är då riktad utåt vinkelrätt mot rotationsaxeln. Den resulterande kraften av centrifugalkraft+tyngdkraft kommer då att peka i en konstant riktning i förhållande till jordytan. Se länk 1 för en längre, engelsk version av svaret. Fråga 15272 Nyckelord: centrifugalkraft [15]; 1 http://www.madsci.org/posts/archives/1999-10/939275753.Ns.r.html Kraft-Rörelse [15990] Ursprunglig fråga: Svar: För att sitsarna med (eller utan) passagerare skall röra sig i en cirkelbana erfordras en kraft riktad mot centrum. Denna s.k. centripetalkraft ges av Fr = mv2/r Om rotationshastigheten v ökar ökar radien r och vinkeln a mellan vertikalplanet och kättingen minskar för att centripetalkraften skall öka, se figuren nedan. Det är två krafter som tillsammans orsakar nettokraften Fr (de två steckade krafterna i figuren): 1 Spänningen i upphängningskedjan FF riktad snett uppåt i kedjans riktning. 2 Tyngdkraften FG = mg riktad rakt nedåt. Från triangeln med FF och Fr får man tan a = Fr/FG dvs Fr = tana*FG = tana*mg Men enligt ovan var ju Fr = mv2/r dvs mv2/r = tana*mg eller v2 = r*tana*g Vi ser för det första att sambandet inte beror av massan m. Om avståndet från rotationscentrum till upphängningspunken är r0 blir radien r = r0 + l*sina där l är kedjans längd. Vi får alltså till slut sambandet v2 = (r0 + l*sina)*tana*g Vi ser att om hastigheten v ökar så måste även vinkeln a öka. Ekvationen ovan är svår att lösa exakt, men i appleten under länk 2 kan man variera parametrarna och se vad som händer. Se Slagkraft - Naturvetenskap på Liseberg Se även Kättingflygare Nyckelord: centrifugalkraft [15]; kraft [12]; *nöjesparksfysik [12]; pendel, konisk [2]; centripetalkraft [11]; 1 http://www.walter-fendt.de/ph14d/karussellmath.htm Kraft-Rörelse [15272] 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? Svar: 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: 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 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 Se även fråga 3160 Nyckelord: centrifugalkraft [15]; *nöjesparksfysik [12]; centripetalkraft [11]; 1 http://fragelada.fysik.org/forum/display_message.asp?mid=769 Kraft-Rörelse [14923] Ursprunglig fråga: Svar: ag = 9.822 m/s2 tyngdaccelerationen från jordens dragningskraft, se länk 1 Vid polerna och ekvatorn är det ingen avvikelse i vinkel mellan a och ag (precis som du säger) medan det för medelhöga latituder är en avvikelse så att det är en liten "uppförsbacke" när man går norrut. Om du så vill kan du förstå detta som att "centrifugalkraften" försöker hindra dig att gå närmare rotationsaxeln. Låt oss börja med att se vad som händer vid ekvatorn. Rotationshastigheten ges av v = R*w = 6.37*106*72.7*10-6 = 463 m/s Accelerationen pga rotationen blir ar = v2/R = R*w2 = 6.37*106*(72.7*10-6)2 = 0.0337 m/s2 Tyngdaccelerationen vid ekvatorn blir alltså ag - ar = 9.822 - 0.0337 = 9.788 m/s2 Accelerationen pga rotationen vid latituden a blir ag = r*w2 = R*cosa*w2 Tillämpning av cosinuseoremet på triangeln ag, ar, a ger a2 = ag2 + ar2 -2agarcos(a) Den andra termen i högra ledet är mycket liten så vi kan försumma den. Vi får då a = ag(1 - 2Rw2cos2a/ag)1/2 = ag(1 - Rw2cos2a/ag) =
ag(1 - 0.0337*cos2a/9.822) a = ag(1 - 0.00343*cos2a) Lodlinjens avvikelse från riktningen mot jordens medelpunkt d kan beräknas genom att vi tillämpar sinusteoremet på triangeln: sind/ar = sina/a sind = ar*sina/a =
Rw2*cosa*sina/a =
Rw2*sin2a/2a Från detta uttryck kan vi se att avvikelsen är maximal för a=45o och noll för a=0o och a=90o. Eftersom a är approximativt lika med ag och eftersom vinkeln är liten (sind = d) får vi d = Rw2*sin2a/2ag =
0.0337*sin2a/(2*9.822) =
0.00172*sin2a d i grader blir d = 180*0.00172*sin2a/p =
0.0985*sin2a grader Från detta kan vi se att lodlinjens maximala avvikelse (vid latituden 45o) är c:a 0.1o. Nyckelord: tyngdaccelerationen [16]; centrifugalkraft [15]; jordens rotation [22]; Kraft-Rörelse [14829] Ursprunglig fråga: Svar: bilens massa = m Bilen påverkas av två krafter: normalkraften N från vägbanan och mg från tyngdkraften. Om vi sätter samman dessa får vi en resulterande horisontell kraft R mot vägens krökningscentrum. Det är denna kraft som ger den acceleration som får bilen att röra sig med en cirkelbana. Accelerationen är mv2/r = R = mg*tana Vi får alltså sambandet v2 = r*g*tana För en viss given hastighet och kurvradie kan vi alltså med detta uttryck beräkna den optimala doseringsvinkeln. Bilen kan naturligtvis även ta kurvan med en annan hastighet, men då behöver vi friktion Vi har, eftersom vi betraktar bilen från vägens perspektiv, inte infört någon centrifugalkraft Nyckelord: centrifugalkraft [15]; Kraft-Rörelse [14682] Svar: Centrifugalkraft är vad en myra skulle känna inne i bollen. Det är en fiktiv (icke existerande, men det kan den stackars myran inte veta) kraft som orsakas av den acceleration bollen ges av centripetalkraften. Nyckelord: centrifugalkraft [15]; 1 http://sv.wikipedia.org/wiki/Centripetalkraft Kraft-Rörelse [13305] Jag har försökt att läsa in mig på detta på en sida som heter: www.rollrite.co.uk för att kunna ge ett överygande/förklarande svar för mina spelare. Svar: Definitionen på Mass bias är: The term Mass Bias refers to the fact that the center of mass of a bowling ball is not located directly under the pin of the ball. Having a Mass Bias causes the center of gravity (CG) mark of a ball to move away from the pin, resulting in a pin-out ball. (www.morich.net/deTerminator/). Eftersom man inte även definierar "pin" så är definitionen nästan meningslös. Följande är helt amatörmässiga spekulationer: Jag antar att klotet glider en stund på banan, och att friktionen får det att rotera mer efter hand. Det som bestämmer hur mycket klotet glider är i första hand friktionen (ytornas beskaffenhet) och tröghetsmomentet hos klotet. Såvitt jag förstår är massan i ett bowlingklot inte klotsymmetrist fördelad. Detta betyder att klotet får olika tröghetsmoment för olika rotationsaxlar. Klotet uppför sig allså lite olika beroende på hur det är orienterat vid utkastet. Jag misstänker att begreppet har något att göra med detta. Det ligger alltså antagligen något i begreppet Mass bias, se emellertid nedanstående kommentarer: Jag kan lite mer om golf, emellertid. På min "trä"-trea står det 'Calibrated technology' och 'Trajectory orientated'. Det låter naturligtvis som något man behöver för att slå långt och rakt. Det är emellertid i sammanhanget fullständiga nonsenord som bara är till för att man skall köpa klubban. Det gjorde ju jag, även om anledningen var att jag tyckte texten var så utomordentligt fånig! Klubban fungerar emellertid ganska bra, så den är kanske kalibrerad (kalibrera: anpassa eller ställa in (ngt) efter i förväg fastställda mått, NE). Ännu ett exempel på termer och uttryck man använder (missbrukar) i speciella sammanhang: jag brukar reta bilskollärare och golfinstruktörer med att centrifugalkraften inte finns! Man kan tydligt se en ängslan i ögonen när de plötsligt förlorat något som dom byggt upp hela sitt liv på! Nyckelord: centrifugalkraft [15]; *idrottsfysik [42]; Kraft-Rörelse [11430] Ni säger att den kraft som verkar på människan i det simulerade gravitationsfältet är centrifugalkraften. Jag trodde att den slopades för ett antal år sedan, eftersom den inte är någon riktig kraft. Vad som trycker människan nedåt är ju hennes egen tröghet, samt centriPETALkraften, som verkar i tangentens riktning. Svar: Centripetalkraften är vinkelrät mot tangenten. Se även fråga 4878 Nyckelord: centrifugalkraft [15]; Kraft-Rörelse [10727] Tänk er en stor skiva, lagom stor och snurrar lagom fort för att experimentet skall fungera.
I centrum sitter en person på skivan.
På periferin sitter en person på skivan.
Utanför skivan i skivans plan, klockan 3 finns ytterligare en person.
Högt ovanför skivans centrum finns ytterligare en person. Personen på periferin avlossar en kula (som lyser) mot personen i centrum.
1) Kommer personen i centrum att träffas av kulan?
2) Kommer han att "se" kulan hela tiden?
3) vad ser personen i klockan tre?
4) vad ser personen ovanför skivan?
5) vad blir skillnaden om skivan är väldigt stor, snurrar väldigt fort och kulan är en ljusstråle? Svar: De fiktiva krafterna (centrifugalkraft, corioliskraft) behövs egentligen inte alls, men de kan ha praktisk användning i vissa fall.Vi har inte i detalj svarat på dina frågor, men vi har beskrivit den grundläggande fysiken. Den sista frågan kräver behandling med speciell relativitetsteori, och det går vi inte in på här. Se även fråga 8262 Nyckelord: inertialsystem [6]; centrifugalkraft [15]; Kraft-Rörelse [511] Svar: Fundera: En kropp ligger still på jorden. Ligger den
still i förhållande till solen? Det är väldigt svårt att säga vad
som "ligger still". För att Newtons accelerationslag ska gälla måste
accelerationen beräknas i förhållande till ett system som "ligger stilla".
Men ibland tycker man det är lämpligt att säga att en kropp rör sig relativt
något som inte "ligger stilla". Tänk på en karusell.
Du sitter still i karusellen och vill räkna ut de krafter som verkar på dig.
Man kan då "låtsas" att Newtons kraftlag gäller även om din rörelse
relateras till den roterande karusellen, men man måste då införa en ny typ av
krafter nämligen tröghetskrafter. Centrifugalkraften är en sådan tröghetskraft.
Dessa krafter beskriver inte påverkan mellan kroppar på samma sätt som
"riktiga krafter". Använder man tröghetskrafterna korrekt så ger det
precis samma resultat som om man endast räknar med "vanliga" krafter.
Varning! Det är en stor risk att man blandar ihop vanliga krafter med
tröghetskrafter och jag tycker nog att man i de flesta fall bör hålla sig
till de vanliga krafterna. Men det finns några problemställningar där
tröghetskrafter är naturliga. Problem: Som ett test på om du kan använda
tröghetskrafter korrekt får du här ett problem. Vad skulle
tyngdaccelerationen vara vid ekvatorn om jorden inte
roterade? Räkna ut detta både med och utan tröghetskrafter! Nyckelord: centrifugalkraft [15]; Universum-Solen-Planeterna [3520] Ursprunglig fråga: Svar: Problemet med de två bulorna är en klassisk besvärlig fråga eftersom man använder två till synes olika modeller som förklaring. Mer om detta nedan; här är först den förklaring jag föredrar från den engelska versionen av Wikipedia, Tide Titta på den översta bilden. En partikel på jordytan närmast månen påverkas av en kraft som är lite större än en kraften på en partikel i centrum, som i sin tur påverkas av en större kraft än en partikel på frånsidan eftersom gravitationskraften avtar som 1/r2. I stället för krafter kan vi uppfatta pilarna som accelerationer som orsakas på en massa m (F=ma). Om vi subtraherar accelerationen i jordens masscentrum får vi kvar accelerationer enligt den nedre figuren: på närsidan en liten rest riktad mot månen och på bortre sidan en rest riktad från månen. Denna subtraktion innebär att vi väljer ett koordinatsystem som är i vila i förhållande till jordens masscentrum. Låt oss föreställa oss jorden med hav överallt. De resulterande krafterna kommer då att lyfta havet med ett litet belopp h så att mgh (m är massan av, säg, en cm3 vatten) är lika med den resulterande tidvattenskraften. Höjden h är c:a 0.54 m och, om man även tar med solens maximala påverkan, 0.79 m. När väl denna justering av havsytans form skett, råder jämvikt och jordens form är fix. Tidvatten kan emellertid på vissa platser vara upp till 10 m. Anledningen till denna stora avvikelse är att jorden bara delvis är täckt av hav och att kustlinjerna kan ge en stor förstärkning av effekten, se Lectures on tides Om det inte fanns något vatten på jorden skulle jordens form ändå anpassa formen efter tidvattenskrafterna, men mindre eftersom fast material gör större mekaniskt motstånd. Figuren i mitten nedan visar vad som händer i en godtycklig punkt A på havsytan. Eftersom avståndet MA' är större än MA kommer kraften i A vara större än kraften i A' (nedre triangeln). Vi får alltså i detta fall en resulterande kraft riktad uppåt till höger. Motsvarande beräkning för hela klotet ger resultatet i den nedre figuren. De resulterande krafterna kommer att deformera klotet så att vi får en rotationsellipsoid med storaxeln riktad mot månen. Observera att de resulterande krafterna finns på den odeformerade jorden. När vattnet anpassat sig kommer den extra höjden på vattenpelaren att kompensera kraften och vi har jämvikt. Vi har här bortsett från jordens rotation. Om man även tar hänsyn till denna och friktionen kommer ellipsoiden att vridas, se fråga 13056 Experiment med resonans Ta en balja eller en spann och fyll i vatten till några centimeters djup. Skaka baljan fram och tillbaka med jämn rytm. Pröva med olika rytmer. Vid vissa skakningsrytmer blir det bara små vågeffekter. Vid andra rytmer blir vågorna bara större och större, så att det till slut skvalpar ut. Det fenomenet kallar vi resonans. Diskussion av till synes olika förklaringar En del förklaringar till tidvattenseffekten involverar centrifugalkraften, t.ex. The Cause of Tides (easy version) Anledningen till skillnaden är vilket koordinatsystem man föredrar. Ovan har vi föredragit jordens masscentrum. I detta har vi ingen acceleration (vi står förhoppningsvis stadigt på jordytan) och deformationen orsakas av skillnaden i gravitation i olika punkter på jorden. Om vi i stället betraktar systemet jorden-månen från deras gemensamma masscentrum (som ligger c:a 1/4 jordradie under jordytan), så accelereras jorden hela tiden (roterar kring masscentret), och vi måste ta hänsyn till centrifugalkraften. Observera är deformationen inte uppkommer bara vid rotationsrörelse, utan jorden skulle vara en ellipsoid även om den föll fritt mot månen, se Tidal_force Se även Tidvatten Nyckelord: tidvatten [15]; centrifugalkraft [15]; 1 https://www.grundskoleboken.se/wiki/Tidvatten Blandat [407] Svar:
Då kommer vi till en filosofisk fråga: Finns krafter? Mitt svar är nog
att krafter inte finns i naturen utan endast i vår beskrivning av
naturen.
Nu till centrifugalkraften. Om Du åker karusell så kan vi beskriva Din
rörelse på två sätt: Dels att Du rör Dig i en cirkel och dels att Du sitter still i karusellen.
Om vi väljer det senare synsättet så måste vi införa en ny typ av
krafter, så kallade tröghetskrafter. Centrifugalkraften är en sådan kraft.
Svaret på Din fråga är: Egentligen finns inga krafter utan vi måste
själva införa dem i fysiken och vi kan även införa centrifugalkraften om
vi så vill!
Nyckelord: centrifugalkraft [15]; Frågelådan innehåller 7624 frågor med svar. ** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
|
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar.