В этой статье объясняется, что такое касательная сила в физике. Итак, вы узнаете значение касательной силы, как рассчитать касательную силу и решите упражнение.
Что такое тангенциальная сила?
Тангенциальная сила – это сила, действующая на тело, описывающее неоднородное круговое движение. В частности, касательная сила касается круговой траектории тела и является силой, которая заставляет тело изменять величину своей скорости.
Следовательно, тангенциальная сила — это сила, изменяющая тангенциальную скорость тела, описывающего круговую траекторию.
Например, если движущееся тело совершает круговое движение и действующая на него касательная сила положительна, то тангенциальная скорость движущегося тела увеличится, а значит, движущееся тело будет вращаться все быстрее и быстрее.
Как вы можете видеть на предыдущем изображении, касательная сила (F t ) касается траектории тела, совершающего круговое движение. Напротив, центростремительная сила (F c ) перпендикулярна тангенциальной силе и направлена к центру круговой траектории. Ниже мы увидим, в чем разница между тангенциальной силой и центростремительной силой.
Имейте в виду, что тангенциальная сила в микроконтроллере равна нулю, так как угловая скорость в этих случаях постоянна и, следовательно, тангенциальная скорость не меняет своего значения.
Формула тангенциальной силы
Тангенциальная сила равна массе мобильного телефона, умноженной на тангенциальное ускорение . Тангенциальную силу также можно рассчитать, умножив массу тела на угловое ускорение на радиус круговой траектории.
Таким образом , формула тангенциальной силы выглядит следующим образом:
Золото:
-
это касательная сила.
-
– масса движущегося тела, описывающего круговое движение.
-
— тангенциальное ускорение (или линейное ускорение).
-
— это изменение тангенциальной скорости (или линейной скорости).
-
это временная вариация.
-
это угловое ускорение.
-
– радиус траектории кругового движения.
Величину касательной силы следует интерпретировать следующим образом:
- F t >0 : если касательная сила положительна, это означает, что величина скорости мобильного телефона увеличивается со временем. Таким образом, мобиль описывает круговое движение с положительным угловым ускорением.
- F t <0 : если касательная сила отрицательна, это означает, что амплитуда скорости мобильного телефона уменьшается со временем. Таким образом, мобиль описывает круговое движение с отрицательным угловым ускорением.
- F t =0 : если касательная сила равна нулю, это означает, что величина скорости мобильного телефона постоянна. Таким образом, мобильное устройство описывает равномерное круговое движение (MCU).
Пример расчета тангенциальной силы
Как только мы увидим определение тангенциальной силы и ее формулу, мы увидим решенный пример того, как рассчитывается этот тип силы.
- Движущееся тело массой m=7 кг совершает круговое движение с равноускоренной скоростью. В момент времени t i = 2 с его тангенциальная скорость равна 5 м/с, а в момент времени t f = 6 с его тангенциальная скорость равна 11 м/с. Какая касательная сила действует на мобиль?
Чтобы найти касательную силу, мы должны применить формулу, приведенную в предыдущем разделе:
В этом случае задача уже предоставляет нам все необходимые данные, поэтому подставляем значения в формулу и вычисляем касательную силу:
В заключение, касательная сила приведет к равномерному увеличению скорости движущегося тела, поэтому движущееся тело будет совершать равномерно ускоренное круговое движение (MCUA).
Тангенциальная сила и центростремительная сила
Наконец, мы увидим, в чем разница между тангенциальной силой и центростремительной силой, поскольку это две силы, которые возникают при круговых движениях.
Центростремительная сила – это сила, которая заставляет тело изменять направление при круговом движении. Центростремительная сила — это радиальная сила, которая проявляется при круговых движениях и направлена к центру круговой траектории.
Таким образом , разница между тангенциальной силой и центростремительной силой заключается в том, что тангенциальная сила изменяет модуль скорости мобильного телефона, который описывает круговое движение, с другой стороны, центростремительная сила меняет направление скорости мобильного телефона.
Кроме того, центростремительная сила возникает при любом типе кругового движения, поскольку именно эта сила заставляет мобиль двигаться по круговой траектории. Однако касательная сила равна нулю при равномерном круговом движении, поскольку скорость движущегося тела постоянна.