Bu müqayisə fırlanma dinamikasında mərkəzdənqaçma və mərkəzdənqaçma qüvvələri arasındakı əsas fərqi aydınlaşdırır. Mərkəzdənqaçma qüvvəsi cismi öz yolunun mərkəzinə çəkən real fiziki qarşılıqlı təsir olsa da, mərkəzdənqaçma qüvvəsi yalnız fırlanan istinad çərçivəsində hiss edilən ətalət "görünən" qüvvədir.
Seçilmişlər
Mərkəzdənqaçma qüvvəsi mərkəzə doğru çəkilir, mərkəzdənqaçma qüvvəsi isə uzaqlaşır.
Mərkəzdənqaçma qüvvəsi olmadan, bir cisim düz bir tangens xətt üzrə uçub gedərdi.
Mərkəzdənqaçma qüvvəsi texniki cəhətdən "uydurma qüvvədir", çünki o, qarşılıqlı təsirdən deyil, ətalətdən qaynaqlanır.
Hər iki qüvvə eyni riyazi böyüklüyə malikdir: kütlənin sürət kvadratına vurulması radiusa bölünür.
Mərkəzdənqaçma Qüvvəsi nədir?
Əyri bir yol boyunca hərəkət etməsini təmin etmək üçün bir cisimə təsir edən həqiqi fiziki qüvvə.
İstiqamət: Dönmə mərkəzinə doğru
Təbiət: Real qüvvə (gərginlik, cazibə qüvvəsi, sürtünmə)
Çərçivə: İnertial (sabit) çərçivədən müşahidə olunur
Təsir: Sürətin istiqamətini dəyişir
Tələb: Hər hansı bir dairəvi hərəkət üçün vacibdir
Mərkəzdənqaçma Qüvvəsi nədir?
Dairəvi hərəkət edən bir cismin onu mərkəzdən itələyərək hiss etdiyi görünən qüvvə.
İstiqamət: Dönmə mərkəzindən uzaqda
Təbiət: Yalançı və ya uydurma qüvvə
Çərçivə: Dönən (qeyri-inertial) çərçivədən müşahidə olunur
Təsir: Xarici itələmə və ya "atlama" hiss olunur
Mənşəyi: Bir obyektin ətalətinin nəticəsi
Müqayisə Cədvəli
Xüsusiyyət
Mərkəzdənqaçma Qüvvəsi
Mərkəzdənqaçma Qüvvəsi
Qüvvə istiqaməti
İçəri (oxa işarə edərək)
Xarici (oxdan uzaqlaşaraq)
Güc Təsnifatı
Həqiqi fiziki qüvvə
İnertial və ya uydurma qüvvə
İstinad Çərçivəsi
İnertial (stasionar müşahidəçi)
Qeyri-inertial (fırlanan müşahidəçi)
Nyuton qanunları
Nyutonun Üçüncü Qanununa (Təsir/Reaksiya) əməl edir
Fiziki reaksiya cütü yoxdur
Əsas Formula
Fc = mv² / r
Fcf = mv² / r (riyazi olaraq eynidir)
Fiziki Mənbə
Cazibə qüvvəsi, gərginlik və ya sürtünmə
Obyektin öz ətalət müqavimət əyrisi
Ətraflı Müqayisə
Əsas Təbiət
Mərkəzdənqaçma qüvvəsi dairəvi hərəkət üçün maddi tələbdir; o, ipdəki gərginlik və ya planetin cazibə qüvvəsi kimi fiziki qarşılıqlı təsirlərlə təmin edilir. Mərkəzdənqaçma qüvvəsi isə, əksinə, ənənəvi mənada "qüvvə" deyil, ətalət effektidir. Bu, hərəkət edən cismin düz xətt üzrə davam etmə meylidir və bu, cisim əyriyə məcbur edildikdə xaricə itələmə kimi hiss olunur.
Müşahidəçi Perspektivi
Fərq müşahidəçinin harada dayanmasından çox asılıdır. Yerdə oturub dönən avtomobili izləyən bir şəxs mərkəzdənqaçma qüvvəsinin (sürtünmə) avtomobili içəri çəkdiyini görür. Lakin, həmin avtomobilin içindəki sərnişin mərkəzdənqaçma qüvvəsinin onu qapıya itələdiyini hiss edir. Sərnişinin hissi onlar üçün realdır, amma əslində avtomobil onların altından dönərkən bədəni düz hərəkət etməyə çalışır.
Riyazi Əlaqə
Böyüklük baxımından hər iki qüvvə eyni dəyişənlərdən istifadə edilərək hesablanır: kütlə, sürət və dönmə radiusu. Fırlanan istinad sistemində mərkəzdənqaçma qüvvəsi hesablamaları sadələşdirmək üçün tez-tez mərkəzdənqaçma qüvvəsinə bərabər və əksinə hesablanır. Bu, mühəndislərə mərkəzdənqaçma qüvvələrinin və ya magistral yollarda əyri xətlərin dizaynında olduğu kimi, "xarici" dartmanı "daxili" struktur dayaqla balanslaşdırmağa imkan verir.
Fəaliyyət-Reaksiya Cütləri
Mərkəzdənqaçma qüvvəsi standart Nyutonun Üçüncü Qanun cütlüyünün bir hissəsidir; məsələn, bir ip topu içəri çəkərsə, top ipi çölə çəkər (mərkəzdənqaçma mübadiləsi). Fırlanan çərçivədə müstəqil bir anlayış olan mərkəzdənqaçma "qüvvəsi" belə bir cütə malik deyil, çünki itələyici təsir göstərən heç bir xarici cisim yoxdur. Bu, yalnız koordinat sisteminin özünün sürətlənməsindən irəli gəlir.
Üstünlüklər və Eksikliklər
Mərkəzdənqaçma Qüvvəsi
Üstünlüklər
+Planetləri orbitdə saxlayır
+Təhlükəsiz nəqliyyat vasitəsinin dönməsini təmin edir
+Peyk stabilizasiyasında istifadə olunur
+Standart hərəkət qanunlarına əməl edir
Saxlayıcı
−Daimi enerji/giriş tələb edir
−Struktur gərginliyə səbəb ola bilər
−Maksimum dönmə sürətini məhdudlaşdırır
−Xüsusi sürtünmə səviyyələrini tələb edir
Mərkəzdənqaçma Qüvvəsi
Üstünlüklər
+Laboratoriya işlərində mayeləri ayırır
+Süni cazibə qüvvəsi yaradır
+Paltarları fırlanma dövrələrində qurudur
+Fırlanan çərçivə riyazi hesablamalarını sadələşdirir
Saxlayıcı
−Mexaniki nasazlığa səbəb ola bilər
−Sərnişinlərin narahatlığına səbəb olur
−Çox vaxt konseptual olaraq səhv başa düşülür
−Həqiqi fiziki qarşılıqlı təsir deyil
Yaygın yanlış anlaşılmalar
Əfsanə
Mərkəzdənqaçma qüvvəsi mərkəzdənqaçma qüvvəsini tarazlayan real qüvvədir.
Həqiqət
Ətalət sistemində cisimə yalnız mərkəzdənqaçma qüvvəsi təsir edir. Əgər qüvvələr həqiqətən balanslaşdırılmış olsaydı, cisim dairəvi deyil, düz xətt üzrə hərəkət edərdi; "tarazlıq" yalnız fırlanan sistemlərdə istifadə olunan riyazi rahatlıqdır.
Əfsanə
Mərkəzdənqaçma qüvvəsi daha güclü olduğu üçün cisim "uçur".
Həqiqət
İp qırıldıqda, cisim mərkəzdən birbaşa uzaqlaşmır. Mərkəzdənqaçma qüvvəsi yoxa çıxdığı və ətalət hakim olduğu üçün, buraxılma nöqtəsindəki dairəyə toxunan düz bir xətt üzrə hərəkət edir.
Əfsanə
Mərkəzdənqaçma qüvvəsi ümumiyyətlə mövcud deyil.
Həqiqət
"Xəyali" adlandırılsa da, qeyri-inertial çərçivələrdə çox real bir fenomendir. Karuseldə olan biri üçün xaricə doğru itələmə, fiziki mənbəyi olmasa belə, fizikadan istifadə edilməklə nəzərə alınmalı olan ölçülə bilən bir təsirdir.
Əfsanə
Bu qüvvələri yalnız sürətlə hərəkət edən cisimlər hiss edir.
Həqiqət
Əyri hərəkətdə olan hər bir cisim, sürətindən asılı olmayaraq hər ikisini yaşayır. Lakin, düsturda sürət kvadrat şəklində olduğundan, sürət artdıqca bu qüvvələrin intensivliyi kəskin şəkildə artır və bu da onları yüksək sürətli ssenarilərdə daha nəzərə çarpan hala gətirir.
Tez-tez verilən suallar
Mərkəzdənqaçma qüvvəsi qəfil dayanarsa nə baş verər?
Əgər mərkəzdənqaçma qüvvəsi yox olarsa — məsələn, bir ip qırılarsa — cisim dərhal dairəvi hərəkətini dayandıracaq. Ətalət səbəbindən, qüvvənin dayandığı anda olduğu yola toxunan düz bir xətt üzrə hərəkət etməyə davam edəcək. Bir çox insanın gözlədiyi kimi, mərkəzdən radial olaraq xaricə doğru hərəkət etmir.
Bir santrifüj bu qüvvələrdən materialları ayırmaq üçün necə istifadə edir?
Bir mərkəzdənqaçma qüvvəsi yüksək sürətlə fırlanır və bu da böyük bir mərkəzdənqaçma sürətlənməsi yaradır. Daha sıx hissəciklər daha çox ətalətə malikdir və dairəvi hərəkət etmək üçün daha çox mərkəzdənqaçma qüvvəsi tələb edir; maye həmişə bunu təmin edə bilmədiyi üçün daha sıx hissəciklər xarici divarlara doğru "miqrasiya edir". Bu xarici hərəkət mərkəzdənqaçma qüvvəsinin təsiri kimi qəbul edilir.
Kosmosda süni cazibə qüvvəsi mərkəzdənqaçma qüvvəsidir, yoxsa mərkəzdənqaçma qüvvəsidir?
Bu, perspektivinizdən asılı olaraq hər iki anlayışın birləşməsidir. Fırlanan kosmik stansiyanın içərisindən "xarici" mərkəzdənqaçma qüvvəsi sizi yerə itələyərək cazibə qüvvəsini təqlid edir. Xaricdən, stansiyanın döşəməsi əslində sizi dairədə hərəkət etdirmək üçün daim mərkəzə doğru itələyən mərkəzdənqaçma qüvvəsi yaradır.
Niyə yollar əyri-üyrüdür?
Yollar elə əyilmişdir ki, nəqliyyat vasitəsinin normal qüvvəsinin bir hissəsi mərkəzdənqaçma qüvvəsinə töhfə verə bilsin. Bu, avtomobili yolda saxlamaq üçün təkər sürtünməsindən asılılığı azaldır. Yolu bucaq altında əyməklə mühəndislər avtomobilin öz çəkisindən istifadə edərək onu küncdən təhlükəsiz şəkildə çəkməyə kömək edirlər.
Mərkəzdənqaçma qüvvəsi heç vaxt "real"dırmı?
Fizikada "real" qüvvələr iki cismin qarşılıqlı təsirindən yaranan qüvvələrdir. Mərkəzdənqaçma qüvvəsi müşahidəçinin öz çərçivəsinin sürətlənməsindən qaynaqlandığı üçün "uydurma" kimi təsnif edilir. Lakin, onun təsirləri - məsələn, vedrənin fırlanması zamanı qolunuzdakı gərginlik - fiziki olaraq ölçülə bilən və müşahidəçi üçün çox realdır.
Mərkəzdənqaçma qüvvəsi bir cisim üzərində işləyirmi?
Bərabər dairəvi hərəkətdə mərkəzdənqaçma qüvvəsi sıfır iş görür. Bunun səbəbi qüvvənin həmişə yerdəyişmə istiqamətinə perpendikulyar olmasıdır. İş qüvvə ilə eyni istiqamətdə yerdəyişmənin məhsulu olduğundan və buradakı bucaq 90 dərəcə olduğundan, cismin kinetik enerjisi sabit qalır.
Mərkəzdənqaçma və mərkəzdənqaçma sürətlənməsi arasındakı fərq nədir?
Mərkəzdənqaçma təcil dairənin mərkəzinə doğru sürətin faktiki dəyişmə sürətidir. Mərkəzdənqaçma təcil fırlanan çərçivədə qəbul edilən bərabər və əks təcildir. Hər ikisi v²/r dəyərinə malikdir, lakin hərəkəti fərqli baxış bucaqlarından təsvir edirlər.
Niyə dönən avtobusda sərnişinlər çölə əyilirlər?
Sərnişinlər ətalətlərinə görə çölə əyilirlər. Avtobus içəri döndükcə (təkərlərdən mərkəzdənqaçma qüvvəsi ilə hərəkətə gətirildikdə), sərnişinlərin bədənləri düz bir xətt üzrə hərəkət etməyə çalışır. Avtobusun içərisindəki sərnişinlərin baxış bucağından görünməz bir mərkəzdənqaçma qüvvəsinin onları xarici divara doğru itələdiyi hiss olunur.
Hökm
Bir cismin orbitdə qalmasının və ya bir izi izləməsinin fizikasını xarici baxımdan təhlil edərkən mərkəzdənqaçma qüvvəsindən istifadə edin. Yüksək G dönüşü olan pilot kimi fırlanan bir sistem daxilində bir cismin və ya şəxsin yaşadığı hissləri və ya mexaniki gərginlikləri təsvir edərkən mərkəzdənqaçma qüvvəsinə istinad edin.