چیزی بعنوان نیروی گریز از مرکز وجود ندارد!

مدیران انجمن: parse, javad123javad

Aaliireza

نام: علیرضا اسماعیلی

عضویت : چهارشنبه ۱۳۹۴/۴/۲۴ - ۱۲:۵۹


پست: 3

سپاس: 2

Re: چیزی بعنوان نیروی گریز از مرکز وجود ندارد!

پست توسط Aaliireza »

دوستان عزیز اول باید بگم اینکه گفتن لفظ نیروی گریز از مرکز اشتباه به 2 دلیل اول اینکه این نیرو در رده ی نیروهای نیوتونی قرار ندارد چرا که قانون سوم در مورد آن برقرار نیست مثلا شما وقتی به دیوار نیرو وارد میکنی دیوار هم به شما نیرو وارد می کند اما زمانی که جسمی روی یک صفحه گردان قرار دارد شما به عنوان ناظر خارجی نقطه اثر نیرویی مشاهده نمی کنید و فقط می بینید که انگار جسم توسط یک عامل غیر قابل رویت به طرف دور از مرکز حرکت می کند. حال زمانی که توپ به دیواره برخورد می کند شما مشاهده می کنید که نیرویی به صورت کنش و واکنش به توپ وارد می شود که مانع از خروج توپ از مرکز می شود. به این نیروی ملموس و قابل مشاهده نیروی جانب مرکز می گویند. نیروی مجازی دیگری هم برای چارچوب های دوار وجود دارد به اسم نیروی کوریولی که برای حملات توپ خانه ای روی همین کره ی زمین باید اون رو به حساب اورد
اما علت این که چرا مثلا وقتی یک کره دوران می کند در ناحیه استوا شکم می دهد به نوبه خود یه بحث قدیمی از دوران نیوتون . نیوتون علت این امر رو بر هم کنش جرم و فضای مطلق بیان کرد . اما ماخ علت اون رو برهمکنش جسم با سایر اجرام کهکشان دونست. البته اینیشتین در نسبیت عام به طور آشکار نشان داد که جرم با فضای اطراف برهم کنش دارد.
تا این لحظه که من مطالعات کردم دلیل اثبات شده این امر رو پیدا نکردم .
با تشکر

Aaliireza

نام: علیرضا اسماعیلی

عضویت : چهارشنبه ۱۳۹۴/۴/۲۴ - ۱۲:۵۹


پست: 3

سپاس: 2

Re: چیزی بعنوان نیروی گریز از مرکز وجود ندارد!

پست توسط Aaliireza »

ebrahim456 نوشته شده:خب من هنوز خیلی از مشکلاتم توی این قضیه نیروی گریز از مرکز برطرف نشده.

خودم چرخش الکترون به دور هسته اتم را تحلیل میکنم شما بفرمایید تحلیل من درست هست یا نه ... اگر تحلیلم درست بود میرم سراغ باقی پرسشهام

الکترون با بار منفی تمایل داره جذب هسته با بار مثبت بشه ولی چرخیدن الکترون به دور هسته باعث میشود که برآیند نیروهای شعاعی وارد بر الکترون برابر با mv2/r شود (v به توان2). و همان طور که میدانیم هرگاه برآیند نیروهای شعاعی برابر با mv2/r باشد جسم (الکترون) بر روی یک مسیر دایره ای باقی خواهد ماند و الکترون روی هسته اتم سقوط نخواهد کرد.


نه دوست عزیزم اشتباه نکن مدلی که شما داری تحلیل می کنی مربوط به تقریبا 100 سال پیش و یا بیشتر و تعبیر کلاسیک اتم
حقیقتا در اتم الکترون به صورت یک ذره نیست بلکه به صورت ابری در اطراف هسته پراکنده شده است که ما فقط میتوانیم احتمال حضور الکترون را در مکانی خاص با استفاده از مکانیک کوانتومی بیان کنیم.

نمایه کاربر
sunrise

عضویت : یک‌شنبه ۱۳۹۳/۹/۲ - ۰۰:۱۳


پست: 265

سپاس: 114

Re: چیزی بعنوان نیروی گریز از مرکز وجود ندارد!

پست توسط sunrise »

وقتی یک کره دوران می کند در ناحیه استوا شکم می دهد

دلیل این اتفاق برابر نبودن سرعت خطی دوران در تمام ذرات زمینه.هرچه از محور قطب تا قطب دوران زمین دورتر میشیم ذرات سرعت خطی بیشتری پیدا میکنند و در نتیجه نیروی گریز ازمرکز بیشتری خواهند داشت که بیشترین سرعت رو در استوا و کمترین رو در محور و قطبها شاهدیم که نتیجش همین به اصطلاح شکم دادن(پخ شدگی) کره هاییست که دوران دارند.

نمایه کاربر
sunrise

عضویت : یک‌شنبه ۱۳۹۳/۹/۲ - ۰۰:۱۳


پست: 265

سپاس: 114

Re: چیزی بعنوان نیروی گریز از مرکز وجود ندارد!

پست توسط sunrise »

ebrahim456 نوشته است:خب من هنوز خیلی از مشکلاتم توی این قضیه نیروی گریز از مرکز برطرف نشده.

خودم چرخش الکترون به دور هسته اتم را تحلیل میکنم شما بفرمایید تحلیل من درست هست یا نه ... اگر تحلیلم درست بود میرم سراغ باقی پرسشهام

الکترون با بار منفی تمایل داره جذب هسته با بار مثبت بشه ولی چرخیدن الکترون به دور هسته باعث میشود که برآیند نیروهای شعاعی وارد بر الکترون برابر با mv2/r شود (v به توان2). و همان طور که میدانیم هرگاه برآیند نیروهای شعاعی برابر با mv2/r باشد جسم (الکترون) بر روی یک مسیر دایره ای باقی خواهد ماند و الکترون روی هسته اتم سقوط نخواهد کرد.

کاملا درست است. حتی اگر الکترون شبیه ابری در اطراف هسته پراکنده باشد خللی بر این مدل که نیروی برایند جانب مرکز این ابر دارای سرعت رو درمداری دایره ای دور هسته دوران میده، ایجاد نمیکند.زیرا هنوز جرم، فاصله از مرکز(شعاع) و سرعت رو داره.

Aaliireza

نام: علیرضا اسماعیلی

عضویت : چهارشنبه ۱۳۹۴/۴/۲۴ - ۱۲:۵۹


پست: 3

سپاس: 2

Re: چیزی بعنوان نیروی گریز از مرکز وجود ندارد!

پست توسط Aaliireza »

sunrise نوشته شده:
وقتی یک کره دوران می کند در ناحیه استوا شکم می دهد

دلیل این اتفاق برابر نبودن سرعت خطی دوران در تمام ذرات زمینه.هرچه از محور قطب تا قطب دوران زمین دورتر میشیم ذرات سرعت خطی بیشتری پیدا میکنند و در نتیجه نیروی گریز ازمرکز بیشتری خواهند داشت که بیشترین سرعت رو در استوا و کمترین رو در محور و قطبها شاهدیم که نتیجش همین به اصطلاح شکم دادن(پخ شدگی) کره هاییست که دوران دارند.


دقت کنید که ما به دنبال این پرسش هستیم که چرا این نیرو وجود دارد؟
چگونگی رو میدونیم چرایی وجود نیرو برامون سوال

sadegh123

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۴/۱۰/۲۴ - ۱۳:۵۲


پست: 1



Re: چیزی بعنوان نیروی گریز از مرکز وجود ندارد!

پست توسط sadegh123 »

به نظر من خطایی که باعث میشه برخی فکر کنند این نیروی گریز از مرکز وجود داره این هست که فکر می کنند:

حرکت دایره ای باعث به وجود آمدن نیرویی میشه که البته اسم نیروی گریز از مرکز روش می ذارن و همچنین بعدش اون نیرو رو در دیاگرام نیرویی رسمش می کنن و بعدش میگن برآیند نیروها مساوی صفر... در صورتی که نه حرکت دایره ای باعث به وجود اومدن نیرو میشه و نه برآیند نیروها صفره!!!!!
درستش اینه که بگیم نیرویی که ما ایجاد می کنیم باعث حرکت دایره ای میشه؛ یعنی ذره ی مورد نظر ما دارای سرعت v و همچنین تکانه mv هست و در لحظه ی بعد اگه بخواهیم حرکت دایره ای با سرعت ثابت داشته باشیم، تکانه ذره همون mv باید باشه و به اندازه دلتا تتا باید بچرخه... نیروی لازم جهت این تغییر راستای تکانه میشه mv^2)/r) و برآیند نیروها هم برابر با این مقداره .... بنابراین میشه گفت که علاوه بر نیروی گریز از مرکز نیروی جانب مرکز هم به صورت مستقل وجود خارجی نداره... مثله حرکت مستقیم الخط که ما چند نیرو به یک ذره وارد می کنیم و بعد می گیم برآیند میشه ma ... خود ma رو که در دیاگرام نیرویی نمی کشیم...
حالا اون نیرویی که شما وقتی در ماشین هستید و موقع پیچیدن احساس می کنیدچیه؟ ماشین دارای سرعت v هست و شما در هنگام پیچیدن جهت چرخها رو تغییر می دهید فقط... بدون اینکه نیرویی ایجاد کنید... زحمت می افته گردن اصطکاک که یک نیرو به سمت مرکز پیچ ایجاد کنه تا ماشین بچرخه و اگه نبود تا ابدم فرمونو می چرخوندین فایده نداشت ... اگر نیروی مورد نیاز برای تغییر تکانه از اصطکاک ماکزیمم بیشتر نبود، ماشین می پیچه... خب این نیروی اصطکاک فقط به چرخها که روی محور ماشین هستند وارد میشه نه به شما و یا حتی شاسی ماشین ... به دلیل این هست که نه شما و یا حتی شاسی با محور ماشین به صورت صلب نیستین و امکان تغییر شکل دارین
بنابراین چون نیرو به محور وارد میشه ، بنابراین محور به سمت پیچ میره و شما دوست دارین تو همین مسیر اولیه حرکت کنید که به این میگن لختی و شما فکر می کنین که به سمت بیرون از پیچ به شما نیرو وارد میشه!!!

93080349

نام: ابراهیم علی محمدی

عضویت : شنبه ۱۳۹۷/۱۰/۸ - ۰۷:۵۰


پست: 1



Re: چیزی بعنوان نیروی گریز از مرکز وجود ندارد!

پست توسط 93080349 »

سلام
اوننیرویی که شما به درب خودرو وارد می کنید ،معنیش اونه که شما می خواهید در مسیر مستقیم الخط خودتان حرکت کنید منتها خودرو شما را به سمت داخل پیچ می برد ،هر لحظه شما می خواهید به مسیر خودتان ادامه دهید ولی باز به داخل پیچ برده می شوید .

Mkhatami203

نام: مهدی خاتمی

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۱۰/۲ - ۱۹:۳۱


پست: 1



جنسیت:

Re: چیزی بعنوان نیروی گریز از مرکز وجود ندارد!

پست توسط Mkhatami203 »

ebrahim456 نوشته شده:
شنبه ۱۳۹۲/۹/۹ - ۱۴:۲۸
چرا کسی اینجا زیاد تمایلی نداره با آدم وارد بحث علمی بشه

منکه رشتم فیزیک نیست ولی خواهش دارم اونایی که رشتشون فیزیکه یا به نحوی تسلط بر علم فیزیک دارن تشریف بیارن و ابهامات من و بقیه را برطرف کنن


الان من حرکت یک نفر که داخل یه خودرو هست و خودرو داره دور میزنه را میخوام تحلیلش کنم شمام بفرمایید اشتباهات احتمالی من کجاست؟؟؟

نفری که داخل خودرو قرار داره در سر پیچ جاده کج میشه به سمت بیرون پیچ و فشار میاره به درب خودرو. چون فرد کج شده به سمت بیرون پیچ من میتونم ادعا کنم که حتما بر اون فرد یه نیرویی به سمت بیرون پیچ وارد آمده و اسم اون نیرو را میذارم نیروی گریز از مرکز. از طرفی گفتم فرد به درب خودرو (رو به بیرون) نیرو وارد میکنه پس میشه گفت درب خودرو هم به فرد داره نیرو وارد میکنه (نیرویی به سمت مرکز دایره که همون نیروی عمودی سطحه) این نیرو ( عمودی سطح) نیروی مرکزگرای منه.... حالا آیا فرد در راستای شعاعِ حرکت ، تحرکی دارد ؟ خیر ... پس نتیجه میگیرم نیروی گریز از مرکزی که تعریف کردم برابر است با نیروی مرکزگرا (نیروی عمودی سطح)

اشکالات احتمالی تحلیل من را بفرمایید کجاست
با تشکر
دوست عزیز من دبیرستانی هستم ولی امیدوارم اطلاعاتم به درد شما بخوره. منم دقیقا مثل شما فکر میکردم عاملی که باعث میشه موقع پیچیدن ماشین به در فشرده بشیم نیروی گریز از مرکز هست. البته بعد از خواندن چند تا مقاله توی اینترنت فهمیدم که درواقع نیرویی که شما به در ماشین وارد میکنید به این علت هست که بدن شما تمایل داره به حرکت ثابت خودش در مسیر مستقیم ادامه بده ولی ماشین میپیچه و بدن مقاومت میکنه. نیرویی که شما فکر میکنید از مرکز دوران به شما وارد میشه درواقع به خاطر این هست که ماشین مانع ادامه دادن حرکت شما در مسیر مستقیم میشه. اگر دفعه بعد که سوار ماشین بودید موقع پیچیدن دقت کنید می‌بینید که نیرو کاملا به سمت خارج از مرکز دوران نیست. مخصوصا اگه دوران ماشین دایره بزرگتری باشه راحت تر متوجه میشید.
ولی اینکه نیروی مرکز گرا دقیقا چه نقشی داره من هنوز متوجه نشدم 🤷‍♂️

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 331

سپاس: 164

جنسیت:

تماس:

Re: چیزی بعنوان نیروی گریز از مرکز وجود ندارد!

پست توسط rohamjpl »

در مقابل نیروی گریز از مرکز یک نیروی واقعی نیست. این نیرویی است که در چهارچوب مرجع خاصی تفسیر می شود. به عنوان مثال وقتی اتوبوس ترمز می کند نیرویی در جهت جلو احساس می کنیم. را تحت فشار . اگر سطح اتوبوس بدون اصطکاک بود ، ما با همان سرعت به جلو حرکت می کردیم (تا زمانی که به سطح جلو برخورد کنیم). برای شخصی که از خارج به ما نگاه می کند نتیجه نمی گیرد که هیچ نیرویی بر ما وارد می شود. برای شخصی که روی دیسک چرخان ایستاده است ، اصطکاک نیروی مرکز گریز است که واقعی است ، اما فرد چرخنده احساس می کند که چیزی سعی دارد آن را به سمت بیرون هل دهد تا اصطکاک وارد شود تا جای او بر روی دیسک محکم شود.
یکی از راههای تشخیص نیروهای واقعی و شبه از طریق نیروی واکنش کنش است. همانطور که در بالا گفتم نیروهای واقعی یک عامل دارند. بنابراین اگر عامل A نیرویی به جسم B وارد کند ، B نیروی برابر و متضادی را بر A. اعمال می کند. این جایی است که نیروهای شبه مانند نیروهای گریز از مرکز به عنوان یک نیروی واقعی نیست. وقتی ما یک نیروی شبه احساس کنیم ،"وجود" نیروی گریز از مرکز یک سوال گیج کننده هست. بستگی به قاب مرجع دارد.بنابراین فریم مرجع چیست؟ این مجموعه ای از اشیا است که با توجه به آنها موقعیت ها و سرعت های اشیایی را که مطالعه می کنید اندازه گیری می کنید.
حال اگر قاب مرجع با سرعت ثابت یکنواختی در حال حرکت است ، پس قاب اینرسی است و در چنین قاب مرجعی هیچ نیروی گریز از مرکز وجود ندارد.
از طرف دیگر ، اگر فریم مرجع در حال چرخش است ، مثلاً با سرعت زاویه ای ثابت ، یعنی اگر تمام فاصله ها و سرعت ها با توجه به مجموعه ای از اشیا rot چرخان اندازه گیری شود ، آنگاه جسمی که در حالت استراحت است اندازه گیری می شود این قاب مرجع ، در واقع با توجه به یک قاب مرجع اینرسی در حال چرخش خواهد بود. برای نگهداری جسم در این مدار چرخنده ، باید نیرویی در قاب مرجع اینرسی وجود داشته باشد تا باعث چرخش شود. این همان نیروی گریز از مرکز است. اگر اشیا موجود در قاب مرجع متحرک با نیروی گریز از مرکز مقابله کنند تا جسم در قاب مرجع چرخان بی حرکت بماند ، نیرویی مخالف با نیروی گریز از مرکز ، یعنی یک نیروی گریز از مرکز اعمال می کنند.
نیروی گریز از مرکز و نیروی کوریولیس فقط در یک چارچوب مرجع چرخشی هست و هدف آنها "کارکرد مکانیک نیوتنی" در چنین مرجعی است.
نیروی گریز از مرکز نیرویی است که جسم چرخان را از مرکز چرخش دور می کند ، گریز از مرکز بخشی از مکانیک نیوتنی است و از قانون دوم نیوتن گرفته شده است
$ F=\frac{mv^2}{r}$ در واقع شما $\begin{align}
\sum_i \vec{F}_i &= m \vec{a} \\
\vec{F}_\text{thrust} + \vec{F}_\text{drag} + \vec{f} &= m \frac{v^2}{r}\left(-\hat{r}\right) \\
\vec{f} &= -m \frac{v^2}{r} \hat{r} \;.
\end{align} $یک روش استاندارد و کاملاً عمومی برای مقابله با حرکت پیچیده غیر اینرسی وجود دارد. این چهار نیروی شبه ایجاد می کند که هر کدام مربوط به نوع خاصی از رفتار است.
یک نیروی شبه مربوط به ناظران با شتاب مستقیم نیروی شبه "گریز از مرکز" یا "گریز از مرکز" مربوط به ناظر در چرخش با سرعت زاویه ای Ω با توجه به یک قاب اینرسی. این امر بر کلیه اشیا از جمله اشیا در حالت استراحت نسبت به ناظر تأثیر می گذارد. ما فقط آن را محاسبه کردیم$\vec{F}_\text{centrifugal} = -m \vec{\Omega} \times (\vec{\Omega} \times \vec{v}_b) \;. $
نیروی شبه "Coriolis" که مربوط به چرخش است اما فقط برای اشیایی مشاهده می شود که با سرعت در قاب غیر اینرسی حرکت می کنند$\vec{F}_\text{Coriolis} = -2m \vec{\Omega} \times \vec{v}_b \;, $نیروی شبه "اویلر" که برای مشاهده گرانی ایجاد می شود که با سرعت زاویه ای نسبت به یک قاب اینرسی مواجه هستند.$ \vec{F}_\text{Euler} = -m \frac{\mathrm{d} \vec{\Omega}}{\mathrm{d}t} \times \vec{x}_b \;.$یک نیروی شبه مربوط به ناظران با شتاب مستقیمa با توجه به یک قاب اینرسی :$ \vec{F}_\text{seatbelt} = -m\vec{A} \;.$
قانون دوم نیوتن به چگونگی واکنش هر جسم در برابر همه نیروهای وارد بر آن می پردازد. یعنی مجموع بردار همه نیروها باعث می شود که جسم در جهت نیروی خالص شتاب بگیرد - و اندازه آن شتاب با جرم جسم متناسب است.به طور ساده تر بگم توضیح این هست که میدم.
این نیرو" وقتی در مورد اشیایی که به صورت دایره ای در حال حرکت هستند صحبت می کنند. در واقع ، آنها همچنین در هر زمان که یک جسم در یک مسیر منحنی حرکت می کند ، خواه دایره باشد یا نه ، ، اما مربوط به هر تغییری در جهت حرکت یک جسم است که می تواند بر روی یک قوس در نظر گرفته شود ، حتی اگر شعاع انحنای آن قوس به طور مداوم تغییر کند. یعنی لحظه ای در " حرکت دورانی
وقتی جسمی در حال حرکت جهت خود را تغییر می دهد سرعت آن شتاب می گیرد خواه سرعت آن تغییر کند یا نه. یعنی شتاب تغییر سرعت است - یعنی سرعت آن تغییر می کند ، جهت آن تغییر می کند یا هر دو. اما قانون دوم نیوتن بیان می کند که یک شتاب همیشه نتیجه یک نیروی خالص است که بر روی جسم وارد می شود. اگر نیروی خالصی نداشته باشد ، جسم در یک مسیر مستقیم و با سرعت ثابت حرکت می کند.
بنابراین چه اتفاقی می افتد که یک شی به صورت دایره ای حرکت کند؟ بگذارید سرعت آن ثابت باشد -. اگر سرعت ثابت باشد ، اما جهت ثابت نباشد ، شتاب در جهت تغییر در بردار سرعت است. اما بردار سرعت همیشه با مسیر دایره ای شکل جسم مماس است ، بنابراین شتاب باید عمود بر آن جهت باشد (از آنجا که سرعت تغییر نمی کند). این بدان معناست که شتاب به سمت مرکز دایره است. ما این شتاب را مرکز گرا می نامیم ، که به معنای "به سمت مرکز" است. اما نیرویی که باعث آن شتاب گریز از مرکز می شود مجموع بردار تمام نیروهایی است که بر روی جسمی که از یک مسیر دایره ای عبور می کند ، عمل می کنند. بنابراین ما آن نیروی خالص را نیروی گریز از مرکز می نامیم. معنای آن این است که نیروهای واقعی که بر روی جسم تأثیر می گذارند ، یک جمع بردار به سمت مرکز مسیر دایره ای دارند. علاوه بر آن نیروهای واقعی که باعث تغییر جهت می شوند ، هیچ نیروی جداگانه ای به نام نیروی گریز از مرکز وجود ندارد.
اگر اتفاقی بیفتد که باعث شود نیروها ناگهان به صفر بروند ، دیگر شتابی به سمت مرکز دایره وجود ندارد و جسم فقط در مسیری ادامه می یابد که مماس با دایره باشد.
تصویر

عبدالرضا علي پور

نام: عبدالرضا علي پور

محل اقامت: بوشهر

عضویت : شنبه ۱۳۹۴/۷/۱۸ - ۰۰:۲۷


پست: 823

سپاس: 172

جنسیت:

Re: چیزی بعنوان نیروی گریز از مرکز وجود ندارد!

پست توسط عبدالرضا علي پور »

دو موضوع را نباید با هم اشتباه گرفت -- سرنشین تو خودرو به جاده نیرو وارد نمیکنه و نیروی گریز از مرکز و نیروی مقاوم خودرو در این بحث دارند با هم مقابله میکنند -- فرد تو خودرو تا زمانی که خودش به پیچ جاده نیرویی وارد نمیکنه تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز خودرو هست --- در صورتی سرنشین میتونه این نیروی گریز از مرکز و نیروی مقابل را حس کند که خود در حال دویدن با سرعت در یک پیچ باشد انگاه میبیند در زمان دویدن در یک مسیر دوار با سرعت مجبور است فیزیک پاها را تغییر دهد تا بر نیروی گریز از مرکز در حال دویدن سریع و دوار فایق شود
(حالا همین سرنشین جرمش با جرم خودرو جمع زنی میشود و کل این جرم ها از طریق لاستیک باید به نیروی گریز از مزکز پیچ جاده فایق بشوند و با ان نیرو برابری کنند پس سرنشین باید خودش را با بدنه خودرو یکی بکند و اون نیروی گریز از مرکز وارده به کل جرم خودش را به نوبه خود با یکی کردن جرم خودش با خودرو مقابله کند در غیر اینصورت به صورت یک سیال میتواند در بدنه خودرو تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز به سمت خارج پیچ رانده شود ) مثل دوغ smile039

عبدالرضا علي پور

نام: عبدالرضا علي پور

محل اقامت: بوشهر

عضویت : شنبه ۱۳۹۴/۷/۱۸ - ۰۰:۲۷


پست: 823

سپاس: 172

جنسیت:

Re: چیزی بعنوان نیروی گریز از مرکز وجود ندارد!

پست توسط عبدالرضا علي پور »

نیروی گریز از مرکز اصالت داره و وجود داره تمام سانتریفیوژها با دوران بالای 30000rpm بر اساس جرم ذرات را از هم تفکیک میکند --- پس ما همیشه 3 تا مولفه داریم سرعت دوران - جرم - نیروی گریز از مرکز

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 331

سپاس: 164

جنسیت:

تماس:

Re: چیزی بعنوان نیروی گریز از مرکز وجود ندارد!

پست توسط rohamjpl »

تصویردر مکانیک نیوتنی ، نیروی گریز از مرکز یک نیروی اینرسی است (همچنین "ساختگی" یا "شبه" نیز نامیده می شود) که به نظر می رسد هنگام مشاهده در یک چارچوب مرجع چرخشی ، روی همه objects عمل می کند . به دور از محوری موازی با محور چرخش و عبور از مبدا سیستم مختصات هدایت می شود. اگر محور چرخش از مبدا سیستم مختصات عبور کند ، نیروی گریز از مرکز به طور شعاعی از آن محور به بیرون هدایت می شود. اندازه نیروی گریز از مرکز F بر روی جسمی با جرم m در فاصله r از مبدا یک قاب مرجع که با سرعت زاویه ای می چرخد ω است:در کادر مرجع اینرسی (قسمت بالای تصویر) ، توپ سیاه در یک خط مستقیم حرکت می کند. با این حال ، مشاهده کننده (نقطه قهوه ای) که در قاب مرجع چرخنده / غیر اینرسی ایستاده است (قسمت پایین تصویر) ، به دلیل وجود کوریولیس و نیروهای گریز از مرکز موجود در این قاب ، جسم را مانند یک مسیر منحنی می بیند.حرکت نسبت به یک قاب در حال چرخش منجر به یک نیروی ساختگی دیگر می شود: نیروی کوریولیس . اگر سرعت چرخش قاب تغییر کند ، به یک نیروی ساختگی سوم ( نیروی اویلر ) نیاز است. این نیروهای ساختگی برای تدوین معادلات صحیح حرکت در یک چارچوب مرجع چرخشی ضروری است و اجازه می دهد تا قوانین نیوتن در شکل عادی خود در چنین قاب استفاده شود نیروی گریز از مرکز به این صورت تعریف می شود: "نیرویی که برای حرکت یک جسم در یک مسیر منحنی ضروری است و به سمت داخل به سمت مرکز چرخش هدایت می شود" ، در حالی که نیروی گریز از مرکز "نیروی ظاهری است که توسط جسم در حال حرکت احساس می شود در یک مسیر منحنی که خارج از مرکز چرخش عمل می کند ، "طبق دیکشنری مریام وبستر. نیروی ظاهری تعریف می شود. به عبارت دیگر ، هنگام چرخاندن توده بر روی یک رشته ، این رشته یک نیروی گریز از مرکز به درون جرم وارد می کند ، در حالی که به نظر می رسد جرم یک نیروی گریز از مرکز خارج به رشته وارد می کند.
"تفاوت بین نیروی گریز از مرکز و گریز از مرکز به" چارچوب های مرجع "مختلف مربوط می شود ، یعنی دیدگاه های مختلفی که شما از آنها چیزی را اندازه گیری می کنید. "نیروی گریز از مرکز و نیروی گریز از مرکز در واقع همان نیرو هستند ، درست در جهت مخالف زیرا آنها از مرجع های مختلفی تجربه می شوند."
اگر یک سیستم چرخان از خارج را مشاهده می کنید ، می بینید که یک نیروی گریز از مرکز به درون وارد می شود وجسم چرخان را به یک مسیر دایره ای محدود می کند. با این حال ، اگر شما بخشی از سیستم چرخان هستید ، یک نیروی گریز از مرکز آشکار را تجربه می کنید که شما را از مرکز دایره دور می کند ، حتی اگر آنچه در واقع احساس می کنید ، نیروی گریز از مرکز است که مانع از این می شود که به معنای واقعی کلمه روی تانژانت خاموش شوید. .تصویر
نیروی سانتریفیوژ را می توان با افزایش سرعت چرخش یا جرم جسم یا با کاهش شعاع ، یعنی فاصله جسم از مرکز منحنی ، افزایش داد. افزایش جرم یا کاهش شعاع ، به ترتیب نیروی گریز از مرکز را به نسبت مستقیم یا معکوس افزایش می دهد ، اما افزایش سرعت چرخش آن را متناسب با مربع سرعت افزایش می دهد. یعنی افزایش 10 برابر سرعت ، مثلاً از 10 به 100 دور در دقیقه ، نیروی گریز از مرکز را با ضریب 100 افزایش می دهد. نیروی گریز از مرکز به صورت مضربی از g بیان می شود ، نمادی برای نیروی گرانش طبیعی (به طور دقیق ، شتاب ناشی از گرانش).
ادغام نیروی گریز از مرکز برای یافتن تغییر در انرژی جنبشی چرخش
$ W=\int_{r_{1}}^{r_{0}} F_{c} dr=\int_{r_{1}}^{r_{0}} m \omega^{2}r dr=\left[\dfrac{1}{2}m\omega^{2}r^{2}\right]_{r_{1}}^{r_{0}}=\dfrac{m\omega_{0}^{2}}{2}r_{0}^{2}-\dfrac{m\omega_{1}^{2}}{2}r_{1}^{2}$سپس میدانم$ E_{kin_ {1}}=E_{kin_{0}}+W$ که $\dfrac{1}{2}I_{1}\omega_{1}^{2}=\dfrac{1}{2}I_{0}\omega_{0}^{2}+W $چون$I_{1}\omega_{1}=I_{0}\omega_{0}=\omega_{0} $
جهت حفغظ اندازه حرکت زاویه ای $ \dfrac{1}{2}\omega_{0}\omega_{1}=\dfrac{1}{2}\omega_{0}^{2}+\dfrac{m\omega_{0}^{2}}{2}r_{0}^{2}-\dfrac{m\omega_{1}^{2}}{2}r_{1}^{2}$
میدانم $ 0=-mr_{1}^2\omega_{1}^{2}-\omega_{0}\omega_{1}+(1+mr_{0}^{2})\omega_{0}^{2}$در نهایت $ \omega_{1}=\dfrac{-\omega_{0}}{2mr_{1}^{2}}\pm\sqrt{\dfrac{\omega_{0}^{2}}{4m^{2}r_{1}^{4}}-\dfrac{(1+mr_{0}^{2})\omega_{0}^{2}}{-mr_{1}^{2}}}$
چرا یک جسم چرخان نیروی گریز از مرکز را در جهت مماسی احساس نمی کند
در وهله اول ، مهم است که بدانیم که نیروی شناختی یک نیروی واقعی نیست ، بلکه فقط یک نیروی متقابل است. نیروی سانتریفوژال در واقع همان احساسی است که یک جسم چرخان احساس نیروی مرکز گریز می کند.
تصور کنید در یکی از آن چرخهای اتومبیلرانی هستید که هنگام چرخش در مقابل دیوار می نشینید. شما یک نیروی گریز از مرکز را احساس خواهید کرد ، اما یک ناظر از خارج فقط نیروی گریز از مرکز را می بیند.
قانون اول نیوتون (معروف به قانون اینرسی) می گوید جسمی در حال حرکت می خواهد در آن حرکت بماند. در هر زمان سوار شدن ، شما در یک مسیر مستقیم و مماس با مسیر دایره ای حرکت می کنید. اما دیواره ها سپس نیروی مرکزیت را ایجاد می کنند که شما را به عقب راند. بنابراین آنچه احساس می کنید این است که بدن شما از طریق سرعت خطی شما به معنای واقعی کلمه به دیواره می رود. اگر دیوار به شما فشار بیاورد ، قانون سوم نیوتن می گوید احساس می کنید خود را به دیوار فشار می دهید.
اکنون به مثال رشته ای و توپی برمی گردیم ، می بینیم که نیروی گریز از مرکز در واقع فقط محصولی از قانون سوم حرکت نیوتون است - هر عملی عکس العمل عکس و برابر دارد. در حالی که توپ در حال حرکت است ، دست شما باید نیرویی (در این حالت نیروی مرکز گریز) را روی رشته ایجاد کند تا توپ را در مسیر دایره ای خود نگه دارد. در نتیجه ، رشته باید به همان اندازه و مخالف بر روی دست شما بکشد. این همان نیروی گریز از مرکز است که دست شما احساس می کند. در مورد توپ ، این مدام سعی می کند به صورت خطی پیش برود اما به درون کشیده می شود. اگر خودتان توپ را جایگزین می کردید و به دور خود می چرخیدید ، بدن شما می خواهد در یک خط مستقیم حرکت کند اما شما در داخل کشیده می شوید بجای. همانطور که چرخانده می شوید ، طناب به سمت شما می کشد و بنابراین شما باید طناب را بکشید. بنابراین ، احساس خواهد شد که بدن شما در حال پرواز به بیرون است.لحظه ای که شما رها می شوید ، گره سانتریپتال و نیروی هوایی آشکار آن از بین رفته و توپ در آن لحظه در جهت سرعت خطی خود به حرکت خود ادامه می دهد.
تصویر نیروی گریز از مرکز روی یک توپتصویر
در سمت راست می توانیم ببینیم که هنگام چرخش ، جهت سرعت چگونه تغییر می کند. اکنون می دانید که تغییر سرعت نیاز به شتاب دارد - شتابی که داریم ناشی از کشش ما در رشته است.
نیروی گریز از مرکز مخالفت با این تغییر سرعت است که اگر نیرو به توپ منتقل نشود ، می بینیم. توپی را تصور کنید که این رشته از سوراخی در مرکز آن عبور می کند و در انتهای آن یک گره دارد (مانند زیر).
توپ روی رشته مقاومت کمتصویر
پیکان سبز ما هنوز سرعتی است ، فلش آبی نشان دهنده شتابی است که برای شعاع ثابت نیاز داریم ، با این حال می توانیم سیم را صاف تصور کنیم و توپ کل نیروی شعاعی کشش رشته را احساس نخواهد کرد. در تصویر پایین می بینیم که توپ در امتداد رشته حرکت کرده و برخی از جهت حرکت اصلی خود را حفظ کرده است $ \vec{v_{o}}$ خط بنفش نشان دهنده سرعتی است که برای حرکت دورانی انتظار داریم $\vec{v_{c}} $تصویر
بنابراین یک ناظر در قاب چرخان حرکت توپ را از بیرون به سمت خارج می بیند $\vec{v_{c}} $به$\vec{v_{o}} $ و نیروی گریز از مرکز این شتاب مشاهده شده است که روی توپ اعمال می شود.
اگر نیروی گریز از مرکز دارای یک جز tan مماسی باشد (که در واقع شما نمی توانید آن را نیروی گریز از مرکز مماس بنامید ، زیرا "فوگال" نیست) ، توپ در جهت مماسی شتاب می گیرد. که به این معنی است که نیروی گریز از مرکز به دلیل افزایش سرعت توپ افزایش می یابد. که باعث ایجاد یک نیروی گریز از مرکز بیشتر (و سانتریپتال) می شود که دارای اجزای مماس بیشتر ("غیر فوگیال") است. که باعث می شود توپ حتی سریعتر شتاب بگیرد. این یک اثر خود تقویت کننده است که باعث می شود توپ بدون وارد کردن انرژی به سیستم ، سریعتر و سریعتر پیش رود. مشکلات انرژی ما حل خواهد شد! البته ، صرفه جویی در انرژی این امر را غیرممکن می کند بنابراین هیچ اجزای مماس نیروی گریز از مرکز وجود ندارد.
اکنون ، نیروی گریز از مرکز فقط در قاب موجود است که همراه با توپ در حال چرخش است (در حالی که در قاب اینرسی فقط نیروی گریز از مرکز وجود دارد). احساس گرانش می شود که متناسب با آن رشد می کندr، طول رشته ، زیرا $v^2={\omega}^2 r^2 $، و بنابراین این نیروی "گرانشی" است $F=\frac{mv^2}r=m{\omega}^2r $ جایی که ωسرعت زاویه ای است. اگرω (در ثابت r) افزایش می یابد ، سرعت چرخش قاب هم چرخان متناسب با افزایش می یابد (و بنابراین شتاب می گیرد) ω در حالی که جاذبه مصنوعی متناسب با افزایش می یابد ${\omega}^2 $. بنابراین کسی که به توپ متصل است (در یک اتاق متقارن استوانه ای ، بنابراین او نمی تواند چرخش را ببیند) احساس می کند یک نیروی فزاینده او را از مرکز دور می کندωافزایش می یابد ، که به عنوان یک نیروی مماس اتفاق می افتد (که ، همانطور که قبلاً نوشتم ، شما در واقع نمی توانید یک نیروی گریز از مرکز مماس را بنامید ، زیرا "فوگال" نیست) وجود دارد که فقط می تواند توسط نیرویی روی رشته از آنجا که چرخش خود را بدست می آورد . علاوه بر نیروی رو به افزایش ، شخص روی توپ احساس می کند یک نیروی "گرانشی" ناشی از شتاب مماس توپ که در جهت مخالف سرعت توپ قرار دارد (مانند شخصی که در بالابر شتاب دهنده احساس نیرو می کند) جهت مخالف سرعت بالابر).تصویر
جواب کلی همراه تصویر
تصویر

ارسال پست