Идентифициране на центростремителната сила за топка на нишка

В това видео ще разгледаме колкото се може повече сценарии, в които едно тяло проявява равномерно кръгово движение, движи се в кръг с постоянна бързина. И ще помислим защо остава в кръгово движение, каква центростремителна сила не позволява на тялото просто да продължи в права линия. В първия сценарий имам някакъв вид колело, може би топка, прикрепена към нишка, която е прикрепена към колче в центъра на маса и това колело се движи в кръг с постоянна бързина. Движи се в този кръг с постоянна бързина. Спри видеото и помисли за всички сили, които действат върху това колело и кои от тези сили, или може би комбинация от тези сили, действат като центростремителна сила, задържат колелото в кръгово движение. Нека сега решим това заедно. Има две сили, които не влияят толкова много на кръговото движение, но ги има. Например, определено ще имаш силата на гравитацията. Приемаме, че това колело е на планета. Ще отбележим нейната големина с F с индекс g. И това е посоката, отбелязвам я с оранжева стрелка. Това е силата на гравитацията и причината колелото да не ускорява надолу е че имаме тази маса тук. Масата прилага нормална сила върху колелото, което противодейства на гравитационната сила. Ще има нормална сила. И двете сили ще са с еднаква големина, просто ще са в различни посоки. Да видим дали мога да начертая тази стрелка малко по-висока. Но какво друго става? Както можеш да си представиш, ако тази нишка не беше тук, колелото щеше да се движи в права линия и накрая щеше да падне от масата. Тоест нишката предоставя някаква сила навътре, която поддържа кръговото движение на колелото. Тази сила навътре, тази дърпаща сила, е силата на опън. Ще я начертая ето така. И нейната големина е F с индекс Т. И в тази ситуация тя предоставя тази сила навътре, така че това е центростремителната сила. Ще кажем, че големината на силата на опън, силата на опън, дърпащата сила, ще е равна на центростремителната сила. В този случай са точно един и същи вектор. Мога дори да го запиша така. Това е векторът на центростремителната сила, силата на опън в това въже, която поддържа кръговото движение. Да направим друг пример. Този е подобен, но имам повече измерения. Това е класически пример от физиката. Имам нишка, прикрепена към тавана, и имам някакъв вид топка или махало. И това се люлее в кръгово движение с постоянна бързина. Центърът на окръжността ще е ето тук. Спри видеото и помисли за всички сили върху топката и няма да говорим много за въздушното съпротивление, да приемем, че това е във вакуум. И помисли коя от тези сили предоставя центростремителната сила. Точно както в последното видео, определено има сила на гравитацията. Имаш този вектор тук. Големината е F с индекс g. И имаш нишката, която задържа топката. Така че ще имаш нейната дърпаща сила, тоест това ще е... Големината тук ще е F с индекс Т, това е силата на опън, но какво противодейства на гравитацията и какво поддържа кръговото движение? В тази ситуация можем да помислим за различните компоненти на силата на опън, понеже това е под ъгъл. Ако разделим този вектор във вертикална посока, ако вземем вертикалната компонента, или компонентата у на силата на опън, тя ще изглежда ето така, ще наречем това FTy за компонентата у, това ще е големината и това противодейства на гравитацията. Заради това топката не ускорява надолу. И ако помислим за компонентата х на силата на опън, тя ще е това тук. Това е компонентата х на силата на опън. Да поясним откъде идва това. Това ще е F опън в посока х, това ще е нейната големина и това предоставя центростремителната сила, или това е центростремителната сила, тоест в тази ситуация компонентата на силата на опън в посока х и нека отбележа това като вектор, това е центростремителната сила, която не позволява на топката просто да продължи право напред.