▷ Centripetale versnelling (of normale versnelling)

Dit artikel legt uit wat centripetale versnelling (of normale versnelling) is in de natuurkunde. Op dezelfde manier zul je ontdekken hoe je de centripetale versnelling kunt berekenen, evenals een opgeloste oefening om het concept beter te begrijpen.

Wat is centripetale versnelling (of normale versnelling)?

Centripetale versnelling , ook wel normale versnelling of radiale versnelling genoemd, is de versnelling die de verandering in de richting van de snelheid van een lichaam veroorzaakt die een cirkelvormige beweging beschrijft. De centripetale versnelling staat loodrecht op de snelheid van het bewegende lichaam en wijst naar het midden van de cirkelvormige beweging.

Daarom is centripetale versnelling de vectorcomponent van de versnelling van een bewegend lichaam dat cirkelvormige beweging veroorzaakt. Want als het lichaam geen centripetale versnelling zou hebben, zou het lichaam in een rechte lijn voortbewegen en daarom niet roteren.

Over het algemeen wordt de centripetale versnelling weergegeven door het symbool _ac , hoewel ook het symbool _an (voor normale versnelling) of _at (voor radiale versnelling) kan worden gebruikt.

De tangentiële versnelling ( _at ) en de centripetale versnelling ( _ac ) zijn de twee vectorcomponenten van de versnelling van een mobiel die een niet-uniforme cirkelvormige beweging beschrijft. Tangentiële versnelling raakt het pad van cirkelvormige beweging, terwijl centripetale versnelling naar het midden van het cirkelvormige pad wijst. Hieronder zullen we in detail zien wat de verschillen zijn tussen tangentiële versnelling en centripetale versnelling.

Kortom, als een lichaam een cirkelvormige beweging beschrijft, betekent dit dat het een centripetale versnelling heeft, aangezien het de component van de versnelling is die de richting van de snelheid verandert en dus de oorzaak is van het feit dat het lichaam een kromlijnige beweging beschrijft.

Centripetale versnellingsformule

Bij een uniforme cirkelvormige beweging is de centripetale versnelling (of normale versnelling) gelijk aan het kwadraat van de tangentiële snelheid gedeeld door de straal van het traject. De centripetale versnelling kan ook worden berekend door het kwadraat van de hoeksnelheid te vermenigvuldigen met de straal van het traject.

Daarom is de formule voor het berekenen van de centripetale versnelling (of normale versnelling) :

formule voor centripetale versnelling, normale versnelling of radiale versnelling

Goud:

$a_c$

is de centripetale versnelling (of normale versnelling).
$v$

is de tangentiële snelheid .
$r$

is de straal van het pad van cirkelvormige beweging.
$\omega$

is de hoeksnelheid .

De centripetale versnelling (of normale versnelling) wordt uitgedrukt in lengte-eenheden gedeeld door tijdseenheden in het kwadraat. Daarom is de eenheid van centripetale versnelling in het Internationale Systeem (SI) de meter gedeeld per secondekwadraat (m/s ² ).

Voorbeeld van het berekenen van de centripetale versnelling

Nu we de definitie van centripetale versnelling kennen en wat de formule ervan is, laten we een concreet voorbeeld bekijken van hoe dit type versnelling wordt berekend.

Een mobiel beschrijft een uniforme cirkelvormige beweging met een hoeksnelheid van 2 rad/s en een kromtestraal van 6 m. Wat is de centripetale versnelling van de mobiel?

Om de centripetale versnelling te vinden, moeten we de formule gebruiken die in het bovenstaande gedeelte is uitgelegd:

$a_c=\omega^2 \cdot r$

Dus stoppen we de gegevens in de formule en berekenen de centripetale versnelling:

$a_c=2^2 \cdot 6=24\ \cfrac{m}{s^2}$

centripetale versnelling en tangentiële versnelling

In deze sectie zullen we het verschil zien tussen centripetale versnelling en tangentiële versnelling, aangezien dit de twee intrinsieke componenten zijn van de versnelling van een lichaam dat cirkelvormige bewegingen uitvoert.

Tangentiële versnelling is de versnelling die raakt aan het traject van een cirkelvormige beweging en is de oorzaak van de variatie in de tangentiële snelheid van een lichaam dat een cirkelvormige beweging uitvoert.

Het verschil tussen centripetale versnelling en tangentiële versnelling is dat centripetale versnelling de richting van de snelheid van het bewegende lichaam verandert, wat een cirkelvormige beweging beschrijft, terwijl tangentiële versnelling de grootte van de bewegingssnelheid verandert. .

Bovendien raakt de tangentiële versnelling het cirkelvormige pad, maar de centripetale versnelling wijst naar het midden van het cirkelvormige pad. De centripetale versnelling en de tangentiële versnelling staan dus loodrecht.

Houd er rekening mee dat de mobiel bij een uniforme cirkelvormige beweging centripetale versnelling heeft, omdat hij van richting verandert, maar geen tangentiële versnelling, aangezien de hoeksnelheid constant is en daarom de amplitude van de tangentiële snelheid ook constant is.

➤ Zie: Tangentiële versnelling (of lineaire versnelling)

Centripetale versnelling en centripetale kracht

Middelpuntzoekende kracht is de kracht die inwerkt op een lichaam dat een cirkelvormige beweging volgt en naar het midden van het cirkelvormige pad is gericht. De middelpuntzoekende kracht is dus de kracht die ervoor zorgt dat het lichaam van richting verandert en een kromlijnige beweging beschrijft.

De centripetale kracht wordt berekend op basis van de centripetale versnelling, preciezer gezegd, de modulus van de centripetale kracht is gelijk aan de centripetale versnelling vermenigvuldigd met de massa van het bewegende lichaam.

$F_c=m\cdot a_c$

Goud:

$F_c$

is de middelpuntzoekende kracht.
$m$

is de massa van het lichaam na een cirkelvormige beweging.
$a_c$

is de centripetale versnelling (of normale versnelling).

De centripetale krachtvector heeft dezelfde richting en richting als de centripetale versnellingsvector, dus de richting staat loodrecht op de tangentiële snelheid en de richting is naar het midden van het cirkelvormige pad.

centripetale versnelling en centrifugale versnelling

Ten slotte zullen we zien hoe centripetale versnelling verschilt van centrifugale versnelling, omdat ze vaak met elkaar worden verward en twee verschillende soorten versnellingen zijn.

Centrifugale versnelling is een fictieve versnelling die verschijnt bij het bestuderen van de beweging van een lichaam vanuit een roterend referentiesysteem.

Het verschil tussen centripetale versnelling en centrifugale versnelling is dat centripetale versnelling een echte versnelling is die optreedt wanneer een lichaam een cirkelvormige beweging maakt, terwijl centrifugale versnelling een fictieve versnelling is die wordt gebruikt in systeemreferentie in rotatie.