42.Формула доцентрової сили.

Сила дорівнює масі, помноженій на прискорення: ; підставивши сюди замість його значення, дістанемо формулу доцентрової сили:

(1)

Величина доцентрової сили при сталій лінійній швидкості прямо пропорційна до маси тіла і обернено пропорційна до радіуса кола, по якому рухається тіло.

Приклад 1. Треба утримати на колі з радіусом на 1 м масу на 20 г, що рухається з швидкістю . Обчислити потрібну доцентрову силу. Розв'язання.

Величина доцентрової сили при сталій кутовій швидкості прямо пропорційна до маси рухомої частини та радіуса круга.

Ось чому для великих маховиків небезпечна велика кутова швидкість, маса маховика зосереджена, в основному, на ободі, радіус кіл, по яких рухаються частини великого колеса, дуже великий. Отже, потрібні чималі сили зчеплення, щоб утримати частини на колі. Якщо сили зчеплення будуть недостатні, то маховик може розлетітися на куски, які полетять по дотичних наслідком інерції.

Малі маховики та шківи можуть розвивати велику кутову швидкість без особливої небезпеки.

43.Відцентрова сила.

При коловому русі каменя, прив'язаного на шнурку, силою, що змушує камінь рухатись по колу, є натяг шнурка, що намагається скоротитися. Ця сила напрямлена до центра і є доцентрова сила.

Водночас ми помічаємо, що й на шнурок діє сила, яка розтягує його. Якщо шнурок не досить міцний, він може розірватись від дії на нього цієї сили.

Сила, що виникає під час руху тіла по колу, напрямлена на тіло, яке змушує перше відхилятися від прямолінійної путі, називається відцентровою силою.

Отже сила, що діє на шнурок у даному випадку, є сила відцентрова. За третім законом Ньютона дія і протидія рівні між собою. Через це відцентрова сила дорівнює доцентровій.

Доцентрова сила прикладена до тіла, що рухається по колу, а відцентрова — до «зв'язків», що удержують його на колі.

Наприклад, під час руху кульки всередині кільця (рис. 38) сила з боку кільця прикладена до кульки і є силою доцентровою. Своєю чергою кулька тисне на стінку кільця з силою , яка є силою відцентровою.

При повороті трамвая на заворотах рейки тиснуть на колеса, змушуючи вагон повертати до центра закруглення (сила доцен­трова). Колеса трамвая натискують за інерцією на рейки (сила відцентрова).

Розглянемо ряд технічних застосувань відцентрової сили.

а

Рис. 39

) Відцентровий насос. Так називається насос (рис. 39), яким піднімають воду на певну висоту, наприклад, у водо­провідний бак. Це є м іцний кожух, всередині якого оберта­ється диск з отвором посередині і бічними каналами. Диск має велику кутову швидкість. Вода йде трубкою поблизу осі обертання, захоплюється диском і набуває дуже швидкого колового руху. А через те, що сили зчеплення між частинками води замалі для того, щоб ці частинки удержалися на колах, то ці частинки відлітають по дотичних у вертикальну трубу , прикріплену на периферії кожуха. Через велику швидкість вода може піднятись трубкою на чималу висоту. На рисунку стрілками показано напрям обертання колеса і рухи частинок води.

б

Рис. 40

Рис. 41

) Віялки та сортувалки (рис. 40). Головна основна частина їх — вітрогон, що складається з лопастей, яким надається швидкого обертання. Наслідком цього частинки повітря роблять колові рухи, відлітають по дотичній в отвір і утво­рюють вітер, що вивіює дрібні домішки та дрібне насіння. Явище — аналогічне до викидання частинок води в трубу відцентрового насоса.

в) Сепаратор. Дія його базується на тому, що при коловому русі розділяються частинки: густіші частинки (з біль­шою масою) розміщуються на периферії, а менш густі - ближче до центра.

Молоко, що складається, як відомо, з найдрібніших краплинок жиру, змулених у розчині білків, молочного цукру та солей, наливають у посудину сепаратора (рис. 41) і починають швидко обертати, наслідком чого менш

Рис. 42

густий жир (вершки) розміщується в центральній частині, а густіше одвіяне молоко — на периферичній, а потім кожна складова частина витікає з сепаратора окремими трубками і

Запитання та вправи.

1. Яке прискорення називають доцентровим?

2. Що таке доцентрова сила?

3. Як залежить доцентрове прискорення від радіуса: а) при сталій лінійній швидкості; б) при сталій кутовій швидкості?

4. Маховик робить . Як зміниться доцентрова сила, якщо маховик робитиме 2 ?

5. Обчислити, з якої висоти мусить спуститися велосипедист (рис. 42), щоб він перейшов верхню критичну точку «мертвої петлі» проходячи її коловим рухом. Радіус петлі 8 м.