PECUTAN SENTRIPETAL: DEFINISI, FORMULA, PENGIRAAN, LATIHAN - FIZIKAL - 2026

The pecutan memusat yang _c , juga dikenali sebagai jejari atau normal, adalah pecutan objek yang bergerak membawa apabila ia menerangkan jalan yang bulat. Besarnya v ² / r, di mana r adalah jejari bulatan, ia diarahkan ke tengahnya dan bertanggungjawab untuk menjaga telefon bimbit dalam perjalanannya.

Dimensi pecutan sentripetal adalah panjang per unit kuasa dua. Dalam Sistem Antarabangsa mereka m / s ² . Sekiranya atas sebab tertentu pecutan sentripetal hilang, begitu juga daya yang memaksa telefon bimbit untuk mengekalkan jalan bulat.

Objek berputar mempunyai pecutan sentripetal, yang diarahkan ke tengah jalan. Sumber: Pixabay

Inilah yang terjadi pada sebuah kereta yang cuba membelok di landasan yang rata dan berais, di mana geseran antara tanah dan roda tidak mencukupi untuk kereta membelok. Oleh itu, satu-satunya kemungkinan yang tersisa adalah bergerak dalam garis lurus dan itulah sebabnya ia keluar dari lekukan.

Pergerakan pekeliling

Apabila objek bergerak dalam bulatan, setiap saat percepatan sentripetal diarahkan secara radikal ke arah pusat lilitan, arah yang tegak lurus dengan jalan yang diikuti.

Oleh kerana halaju selalu bersinggungan dengan jalan, maka halaju dan pecutan sentripetal berubah menjadi tegak lurus. Oleh itu halaju dan pecutan tidak selalu mempunyai arah yang sama.

Dalam keadaan ini, telefon bimbit mempunyai kemungkinan untuk menggambarkan lilitan dengan kelajuan tetap atau berubah-ubah. Kes pertama dikenali sebagai Uniform Circular Movement atau MCU untuk akronimnya, kes kedua akan menjadi Variable Circular Movement.

Dalam kedua kes tersebut, percepatan sentripetal bertanggung jawab untuk menjaga putaran bergerak, memastikan bahawa kecepatan hanya berbeza arah dan arah.

Namun, untuk memiliki Variable Circular Motion, komponen lain dari percepatan ke arah yang sama dengan kecepatan yang diperlukan, yang bertanggung jawab untuk meningkatkan atau menurunkan kecepatan. Komponen pecutan ini dikenali sebagai pecutan tangen.

Gerakan bulat yang berubah-ubah dan gerakan lengkung pada umumnya memiliki kedua-dua komponen pecutan, kerana gerakan lengkung dapat dibayangkan sebagai jalan melalui lengkungan lengkung yang tak terhitung jumlahnya yang membentuk jalan melengkung.

Daya sentripetal

Sekarang, kekuatan bertanggungjawab untuk memberikan pecutan. Untuk satelit yang mengorbit bumi, ia adalah kekuatan graviti. Dan kerana graviti selalu bertindak tegak lurus dengan lintasan, ia tidak mengubah kelajuan satelit.

Dalam kes seperti itu, graviti bertindak sebagai daya sentripetal, yang bukan jenis gaya khas atau terpisah, tetapi kekuatan, dalam hal satelit, diarahkan secara radial ke arah pusat bumi.

Dalam jenis gerakan bulat yang lain, misalnya sebuah kereta yang memutar lengkung, peranan daya sentripetal dimainkan oleh geseran statik dan untuk sebuah batu yang diikat pada tali yang diputar dalam bulatan, ketegangan pada tali adalah daya yang memaksa telefon bimbit berputar.

Formula untuk pecutan sentripetal

Pecutan sentripetal dikira dengan ungkapan:

ac = v ² / r

Diagram untuk mengira pecutan sentripetal dalam telefon bimbit dengan MCU. Sumber: Sumber: Ilevanat

Ungkapan ini akan diturunkan di bawah. Secara definisi, pecutan adalah perubahan kelajuan dari masa ke masa:

Telefon bimbit menggunakan waktu Δt di laluan, yang kecil, kerana titiknya sangat dekat.

Angka itu juga menunjukkan dua vektor kedudukan r ₁ dan r ₂ , yang modulus adalah sama: r jejari lilitan. Sudut antara dua titik ialah Δφ. Dengan warna hijau, busur yang dilalui oleh telefon bimbit menonjol, dilambangkan sebagai Δl.

Dalam gambar di sebelah kanan, anda melihat bahawa magnitud Δv , perubahan halaju, kira-kira sebanding dengan Δl, kerana sudut Δφ kecil. Tetapi perubahan halaju berkaitan dengan pecutan. Dari segi tiga itu dapat dilihat, dengan menambahkan vektor yang:

v ₁ + Δ v = v ₂ → Δ v = v ₂ - v ₁

Δ v menarik kerana sebanding dengan pecutan sentripetal. Ini dapat dilihat dari rajah bahawa kerana sudut Δφ kecil, vektor Δ v pada dasarnya tegak lurus dengan kedua-dua v ₁ dan v ₂ dan menunjuk ke pusat lilitan.

Walaupun hingga kini vektor disorot dengan tebal, untuk kesan sifat geometri yang mengikuti, kami bekerja dengan modul atau besarnya vektor ini, tanpa menggunakan notasi vektor.

Perkara lain: anda perlu menggunakan definisi sudut tengah, iaitu:

Δ φ = Δ l / r

Sekarang kedua-dua angka dibandingkan, yang berkadar kerana sudut Δ φ adalah umum:

Membahagi dengan Δt:

a _c = v ² / r

Latihan diselesaikan

Zarah bergerak dalam bulatan dengan radius 2.70 m. Pada saat tertentu percepatannya adalah 1.05 m / s ² ke arah yang membuat sudut 32.0º dengan arah pergerakan. Hitung kelajuan anda:

a) Pada masa itu

b) 2.00 saat kemudian, dengan andaian pecutan tangen berterusan.

Balas

Ini adalah gerakan melingkar yang bervariasi, karena pernyataan tersebut menunjukkan bahwa percepatan memiliki sudut tertentu dengan arah gerakan yang tidak 0º (tidak mungkin gerakan melingkar) atau 90º (itu akan menjadi gerakan bulat yang seragam).

Oleh itu kedua-dua komponen itu wujud bersama-sama dan radikal. Mereka akan dilambangkan sebagai _c dan _t dan digambarkan dalam gambar berikut. Vektor berwarna hijau adalah vektor pecutan bersih atau hanya pecutan a.

Zarah bergerak dalam jalur bulat ke arah berlawanan arah jarum jam dan gerakan bulat yang bervariasi. Sumber: commons.wikimedia.org

a) Pengiraan komponen pecutan

a _c = a.cos θ = 1.05 m / s ² . cos 32.0º = 0.89 m / s ² (berwarna merah)

a _t = a. sin θ = 1.05 m / s ² . sin 32.0º = 0.57 m / s ² (dalam oren)

Pengiraan kelajuan telefon bimbit

Oleh kerana _c = v ² / r, maka:

v = v _atau + a _t . t = 1.6 m / s + (0.57 x 2) m / s = 2.74 m / s

Rujukan

1. Giancoli, D. Fizik. 2006. Prinsip dengan Aplikasi. Edisi Keenam. Dewan Prentice. 107-108.
2. Hewitt, Paul. 2012. Sains Fizikal Berkonsep. Edisi Kelima .Pearson.106 - 108.