Կենտրոնախույս ուժի բանաձևը շառավղով և արագությամբ: Կենտրոնախույս ուժ. ինչ է դա և ինչպես է այն գործում: Որտեղ է առաջանում կենտրոնախույս ուժը:

Ահա մի տղա քար է պտտում պարանի վրա։ Նա ավելի ու ավելի արագ է պտտում այս քարը, մինչև պարանը կոտրվի։ Հետո քարը կթռչի ինչ-որ մի կողմ։ Ո՞ր ուժն է կոտրել պարանը։ Չէ՞ որ նա ձեռքին մի քար էր, որի քաշը, բնականաբար, չէր փոխվել։ Պարանի վրա գործում է կենտրոնախույս ուժ, գիտնականները պատասխանել են նույնիսկ նախկինում։ Նյուտոնից շատ առաջ գիտնականները հայտնաբերեցին, որ որպեսզի մարմինը պտտվի, դրա վրա պետք է ուժ գործի։ Բայց դա հատկապես պարզ է դառնում Նյուտոնի օրենքներից: Նյուտոնն առաջին գիտնականն էր։ Նա պարզեց Արեգակի շուրջ մոլորակների պտտվող շարժման պատճառը։ Այս շարժումը առաջացնող ուժը ձգողության ուժն էր:

Կենտրոնաձև ուժ

Քանի որ քարը շարժվում է շրջանագծի մեջ, նշանակում է, որ դրա վրա ուժ է գործում՝ փոխելով նրա շարժումը։ Ամենից հետո իներցիայով քարը պետք է շարժվի ուղիղ գծով. Շարժման առաջին օրենքի այս կարևոր մասը երբեմն մոռացվում է: Ծովագնացությունմիշտ շիտակ. Իսկ պարանը կոտրող քարը նույնպես ուղիղ գծով կթռչի։ Այն ուժը, որը ուղղում է քարի ճանապարհը, գործում է նրա վրա այնքան ժամանակ, քանի դեռ այն պտտվում է։ Այս հաստատուն ուժը կոչվում է կենտրոնաձիգ շերտ. Այն ամրացված է քարին։ Բայց հետո, ըստ , պետք է հայտնվի մի ուժ, որը գործում է պարանի վրա գտնվող քարից և հավասար է կենտրոնաձիգ ուժին: Այս ուժը կոչվում է կենտրոնախույս ուժ: Որքան արագ է պտտվում քարը, այնքան մեծ է պարանի վրա գործադրվող ուժը։ Եվ, իհարկե, այնքան ավելի ամուր կքաշվի քարը՝ պարանը պատռելով։ Վերջապես, դրա անվտանգության սահմանը կարող է բավարար չլինել, պարանը կկոտրվի, և քարը իներցիայով կթռչի հիմա ուղիղ գծով։ Քանի որ այն պահպանում է իր արագությունը, այն կարող է շատ հեռու թռչել։

Մարդկային հնագույն զենք՝ պարսատիկ

Թերեւս ամենաշատը հնագույն մարդկային զենք՝ պարսատիկ. Ըստ աստվածաշնչյան լեգենդի՝ Դավիթ հովիվն այս պարսատիկի քարով սպանել է հսկա Գողիաթին։ Իսկ պարսատիկն աշխատում է այնպես, ինչպես պարանն ու քարը։ Միայն դրա մեջ նախկինում չոլորված քարն ուղղակի ճիշտ ժամանակին բաց է թողնվում։
Մարզադաշտերում հաճախ եք տեսնում մարզիկների՝ սկավառակի կամ մուրճ նետողների: Եվ ահա ծանոթ պատկեր. Մարզիկը պտտվում է ավելի ու ավելի արագ՝ սկավառակը ձեռքերում պահելով և վերջապես ազատում այն ​​ձեռքերից։ Սկավառակը թռչում է վաթսունից յոթանասուն մետր: Պարզ է, որ շատ մեծ արագության դեպքում պտտվող մարմիններում շատ մեծ ուժեր են զարգանում։ Այս ուժերը մեծանում են պտտման առանցքից հեռավորության հետ:

Ռոտորների կենտրոնացում

Եթե ​​պտտվող մարմինը լավ կենտրոնացած է, - պտտման առանցքը ճիշտ համընկնում է մարմնի համաչափության առանցքի հետ, սա այնքան էլ սարսափելի չէ: Առաջացող ուժերը հավասարակշռված կլինեն. Սակայն վատ դասավորվածությունը կարող է ունենալ ամենատհաճ հետեւանքները: Այս դեպքում պտտվող մեքենայի լիսեռի վրա անընդհատ կգործի անհավասարակշիռ ուժ, որը կարող է նույնիսկ մեծ արագությամբ կոտրել այս լիսեռը:
Գոլորշի տուրբինի ռոտորների պտտման արագությունը հասնում է րոպեում երեսուն հազար պտույտի։ Գործարանում փորձնական փորձարկումների ժամանակ աշխատող տուրբինին լսում են մոտավորապես այնպես, ինչպես բժիշկը լսում է հիվանդ մարդու սիրտը: Եթե ​​ռոտորը վատ կենտրոնացված է, դա անմիջապես նկատելի կդառնա. տագնապալի թակոցներն ու աղմուկները կմիանան արագ պտտվող ռոտորի սահուն երգեցողությանը՝ կանխատեսելով մոտալուտ վթար: Տուրբինը կանգ է առնում, ռոտորը զննում է և համոզվում, որ դրա պտույտը դառնում է ամբողջովին հարթ:

Կենտրոնախույս ուժերի հավասարակշռում

Կենտրոնախույս ուժերի հավասարակշռումինժեներների և դիզայներների մշտական ​​մտահոգության առարկան է: Այս ուժերը մեքենաների ամենավտանգավոր թշնամիներն են, նրանք սովորաբար գործում են կործանարար կերպով։ Խորհրդային ուշագրավ նավաշինության գիտնական, ակադեմիկոս Ալեքսեյ Նիկոլաևիչ Կռիլովը ուսանողներին դասախոսելիս օրինակ բերեց նման ավերիչ գործողության. 1890 թվականին մեկ շոգենավ, որում եղել է ավելի քան հազար ուղևոր, Անգլիայից գնում էր Ամերիկա։ Այս նավը հագեցած էր երկու շարժիչով՝ յուրաքանչյուրը ինը հազար ձիաուժ հզորությամբ։ Այս մեքենաները կառուցած ինժեներները, ըստ երևույթին, բավականաչափ փորձառու կամ գիտակ չէին և անտեսեցին Նյուտոնի երրորդ օրենքը: Բաց ծովում, երբ շարժիչը աշխատում էր ամբողջ հզորությամբ, մեկ մեքենա բառացիորեն կտոր-կտոր թռավ՝ պոկվելով պտտման ժամանակ առաջացած ուժերի պատճառով։ Բեկորները վնասել են մեկ այլ ավտոմեքենա և ծակել հատակը։ Շարժիչի սենյակը լցվել է ջրով. Օվկիանոսի շոգենավը վերածվեց բոցի՝ անօգնական օրորվելով ալիքների վրա։ Նրան տարել է մեկ այլ շոգենավ, որը կենտրոնախույս ուժերի զոհին հասցրել է մոտակա նավահանգիստ։

Պտտվող հղման համակարգում դիտորդը զգում է ուժ, որը նրան հեռացնում է պտտման առանցքից:

Հավանաբար դուք տհաճ սենսացիաներ եք ունեցել, երբ մեքենան, որով վարում եք, կտրուկ շրջադարձ է կատարում: Թվում էր, թե հիմա քեզ կողք կշպրտեն։ Եվ եթե հիշում եք Նյուտոնի մեխանիկայի օրենքները, պարզվում է, որ քանի որ դուք բառացիորեն սեղմված եք եղել դռան մեջ, դա նշանակում է, որ ինչ-որ ուժ է գործում ձեր վրա: Այն սովորաբար կոչվում է «կենտրոնախույս ուժ»: Կենտրոնախույս ուժի շնորհիվ է, որ այն այնքան ցնցող է լինում կտրուկ պտույտների ժամանակ, երբ այս ուժը սեղմում է ձեզ մեքենայի կողքին: (Ի դեպ, այս տերմինը, որը գալիս է լատիներեն բառերից կենտրոն(«կենտրոն») և ֆուգուս(«վազում»), որը գիտական ​​կիրառության մեջ է մտցվել 1689 թվականին Իսահակ Նյուտոնի կողմից):

Դրսի դիտորդին, սակայն, ամեն ինչ այլ կերպ կթվա։ Երբ մեքենան շրջադարձ է կատարում, դիտորդը կմտածի, որ դուք պարզապես շարունակում եք շարժվել ուղիղ գծով, ինչպես դա կանի ցանկացած մարմին, որի վրա որևէ արտաքին ուժ չի ազդում. իսկ մեքենան շեղվում է ուղիղ ճանապարհից։ Նման դիտորդին կթվա, որ ոչ թե դուք եք սեղմում ձեզ մեքենայի դռանը, այլ, ընդհակառակը, որ մեքենայի դուռը սկսում է սեղմել ձեզ։

Սակայն այս երկու տեսակետների միջև հակասություններ չկան։ Երկու տեղեկատու համակարգերում էլ իրադարձությունները նկարագրվում են նույն ձևով և նույն հավասարումները օգտագործվում են այս նկարագրության համար: Տարբերությունը լինելու է միայն արտաքին և ներքին դիտորդի կողմից կատարվածի մեկնաբանությունը։ Այս առումով կենտրոնախույս ուժը նման է Կորիոլիս ուժին ( սմ. Coriolis էֆեկտ), որը գործում է նաև պտտվող հղման շրջանակներում։

Քանի որ ոչ բոլոր դիտորդներն են տեսնում այս ուժի ազդեցությունը, ֆիզիկոսները հաճախ անվանում են կենտրոնախույս ուժ ֆիկտիվ ուժկամ կեղծ ուժ. Այնուամենայնիվ, կարծում եմ, որ այս մեկնաբանությունը կարող է ապակողմնորոշիչ լինել: Ի վերջո, այն ուժը, որը շոշափելիորեն սեղմում է քեզ մեքենայի դռան դեմ, հազիվ թե կարելի է հորինված անվանել։ Ամբողջ խնդիրն այն է, որ շարունակելով իներցիայով շարժվել՝ ձեր մարմինը ձգտում է պահպանել շարժման ուղիղ ուղղությունը, մինչդեռ մեքենան խուսափում է դրանից և դրա պատճառով ճնշում է ձեզ վրա։

Կենտրոնախույս ուժի երկու նկարագրությունների համարժեքությունը պատկերացնելու համար եկեք մի փոքր մաթեմատիկական անենք: Շրջանով հաստատուն արագությամբ շարժվող մարմինը շարժվում է արագացումով, քանի որ այն անընդհատ փոխում է ուղղությունը: Այս արագացումը հավասար է v 2 /r, Որտեղ v- արագություն և r- շրջանագծի շառավիղը. Համապատասխանաբար, շրջանագծի մեջ շարժվող հղման շրջանակում գտնվող դիտորդը կզգա կենտրոնախույս ուժ, որը հավասար է mv 2 /r.

Հիմա եկեք ամփոփենք ասվածը. ցանկացած մարմին, որը շարժվում է կոր ճանապարհով, լինի դա մեքենայի ուղևոր ոլորաններում, գնդակը լարերի վրա, որը դուք պտտվում եք ձեր գլխի վերևում, կամ Երկիրը Արեգակի շուրջը պտտվող ուղեծրով, զգում է. ուժ, որն առաջանում է մեքենայի դռան ճնշմամբ, պարանի լարմամբ կամ Արեգակի ձգողականությամբ։ Այս ուժը կոչենք Ֆ. Ինչ-որ մեկի տեսանկյունից, ով գտնվում է պտտվող հղման համակարգում, մարմինը չի շարժվում: Սա նշանակում է, որ ներքին ուժը Ֆհավասարակշռված արտաքին կենտրոնախույս ուժով.

Ֆ = mv 2 /r

Այնուամենայնիվ, դիտորդի տեսանկյունից, որը գտնվում է պտտվող հղման համակարգից դուրս, մարմինը (դուք, գնդակը, Երկիրը) միատեսակ շարժվում է արտաքին ուժի ազդեցության տակ: Նյուտոնի մեխանիկայի երկրորդ օրենքի համաձայն՝ այս դեպքում ուժի և արագացման հարաբերությունը հետևյալն է Ֆ = մա. Շրջանաձև շարժվող մարմնի արագացման բանաձևը փոխարինելով այս հավասարման մեջ՝ ստանում ենք.

Ֆ = մա = mv 2 /r

Բայց այս կերպ մենք ստացել ենք պտտվող հղման համակարգում տեղակայված դիտորդի ճիշտ հավասարումը: Սա նշանակում է, որ երկու դիտորդներն էլ հանգում են նույն արդյունքների գործող ուժի մեծության վերաբերյալ, թեև նրանք սկսում են տարբեր նախադրյալներից։

Սա շատ կարևոր պատկերացում է, թե ինչ է մեխանիկա որպես գիտություն: Տարբեր տեղեկատու համակարգերում տեղակայված դիտորդները կարող են բոլորովին այլ կերպ նկարագրել տեղի ունեցող երևույթները: Այնուամենայնիվ, որքան էլ հիմնարար տարբերություններ լինեն նրանց կողմից դիտարկվող երևույթները նկարագրելու մոտեցումներում, դրանք նկարագրող հավասարումները նույնական կլինեն: Եվ սա ոչ այլ ինչ է, քան բնության օրենքների անփոփոխության սկզբունքը, որի հիմքում ընկած է

Սուրբ Գրքում նա կարող է հեշտությամբ հիշել Դավթի և Գողիաթի ճակատամարտի սյուժեն: Սարսափելի հսկային սպանել են պարսատիկով. Բայց պարսատիկը լիովին իրական առարկա է, շատ պարզ սարք, զենք, որն օգտագործվում էր այն ժամանակ, երբ աղեղը համարվում էր առաջադեմ տեխնիկա։ Պեղված ամենավաղ արտեֆակտները, որոնք դասակարգվել են որպես պարսատիկներ, տասնյակ հազարավոր տարվա վաղեմություն ունեն: Պետք է ասել, որ, չնայած չափազանց պարզ սարքին, պարսատիկն այնքան էլ անվնաս չէր։ Փորձառու նետողի ձեռքով պարսատիկից ազատված քարը վայրկյանում մոտ հարյուր մետր արագությամբ թռչել է դեպի հակառակորդ։ Իրականում գրանցված առավելագույն հեռավորությունը եղել է ավելի քան 400 մետր:

Ո՞ր ֆիզիկական օրենքների վրա են հիմնված նման տպավորիչ արդյունքները: Պատասխան՝ քարի սկզբնական արագությունը (իսկ ավելի ուշ՝ գնդակի տեսքով մետաղյա արկի) տրվել է հենց այս խորհրդավոր կենտրոնախույս ուժով, պարզ չէ, թե որտեղից է այն գալիս։ Բացի պարսատիկից, այս ֆիզիկական երևույթը հիմք հանդիսացավ մարդկանց կողմից օգտագործվող շատ ու շատ այլ մեքենաների և մեխանիզմների ստեղծման համար:

Ուժի նկարագրությունը ֆիզիկայի տեսանկյունից

Շատ հաճախ մարդիկ, երբեմն էլ, սարսափելի է ասել, նույնիսկ տեխնիկական բուհերի ուսանողները, զրույցի ընթացքում օգտագործում են կենտրոնաձիգ ուժի արտահայտություն՝ նույնացնելով այն կենտրոնաձիգ ուժի հետ։ Իհարկե, երկու տերմինները շատ ընդհանրություններ ունեն, թեև դրանք ամենևին էլ նույնը չեն: Որպեսզի ավելի լավ պատկերացնենք, թե ինչ երեւույթների մասին է խոսքը, պետք է մի փոքր հիշել դպրոցական ֆիզիկան։

Ի՞նչ է իներցիան: Ռևոլվերի փամփուշտը կշռում է մոտ 9 գրամ։ Եթե ​​մոտ մեկ մետր բարձրացնեք այն, ապա բռնեք այն ձեր ձեռքով (արագությունը 1,0 մ/վ-ից պակաս), կարող եք զգալ թեթև հրում: Նույն գնդակը արձակվել է զենքից և շարժվելով մոտ 500 մ/վ արագությամբ։ Հեշտությամբ հարվածում է սոճու մի թիզ հաստ տախտակի միջով: Եվ վերջապես, նույն զանգվածի տիեզերական աղբի մի կտոր, որը թռչում է ուղեծրով առաջին փախուստի արագությունը(8000 մ/վ), ինչպես կարագի կտորը, հեշտությամբ կծակի ծանր տանկը։

m զանգված ունեցող և V արագությամբ շարժվող ցանկացած մարմին ունի կինետիկ էներգիա :

Նետված փամփուշտի համար.

E = 0,009∙1 2 /2 = 0,0045 Ջ.

Կրակված ատրճանակի համար.

E = 0,009∙500 2 /2=1,125 Ջ.

Տիեզերական աղբի համար.

E = 0,009∙8,000 2 /2=288,000 Ջ

Շարժվող մարմինը կանգնեցնելու համար անհրաժեշտ է կիրառել նույն էներգիան. Անշարժ մարմինը նման արագության արագացնելու համար անհրաժեշտ է ծախսել նույն էներգիան։

Հիմա պատկերացրեք, որ ուղիղ գծով թռչող որոշակի մարմին ստիպված է փոխել շարժման ուղղությունը:

Նկարում պատկերված մարմինն ունի արագություն x առանցքի ուղղությամբ՝ V x, նրա շարժման ուղղությունը փոխելով նրան տալիս է արագություն օրդինատների առանցքի ուղղությամբ՝ V y, ինչը, համապատասխանաբար, պահանջում է էներգիա ծախսել.

Վերջապես, զինված իներցիայի գիտելիքով, կարող եք վերադառնալ պարսատիկին: Մի խոսքով, դա թելի վրա շրջանաձև ճանապարհով պտտվող քար է (ծանր):

m զանգված ունեցող մարմինը, եթե ոչ թելի միջոցով բռնված, ապա ուղիղ կթռչի (ինչը, ըստ էության, Գողիաթի փորձն էր), բայց, թելով բռնած, անընդհատ փոխում է իր ուղղությունը։ Ակնհայտ է, որ դա տեղի է ունենում ինչ-որ ուժի ազդեցության տակ, որը սովորաբար կոչվում է կենտրոնաձիգ - F cs: Այս դեպքում սա թելի լարվածության ուժն է։

Բայց ինչու՞ այս դեպքում քարը չի թռչում պարսատիկի ձեռքը: Դրա պատճառը հանճարեղ Նյուտոնի երրորդ օրենքն է, որն ասում է, որ առարկայի վրա կիրառվող ցանկացած ուժ առաջացնում է ռեակցիայի ուժ՝ հավասար մեծությամբ և հակառակ ուղղությամբ: Այսպես է ծնվում F cb կենտրոնախույս ուժը։

Օրինակներ կյանքից

Պատահական չէ, որ հոդվածի սկզբում հենց պարսատիկն է համարվում՝ կենտրոնախույս ուժի գործողության ամենապարզ օրինակը, որը նույնքան հեշտ է, որքան տանձը գնդակոծելը, մոդելավորելը, փորձելն ու զգալը: Բայց բացի դրանից, այս ֆիզիկական մեծությունը առկա է մեզ ամեն օր շրջապատող մի շարք իրերի և առարկաների մեջ: Այսպիսով, կենտրոնախույս ուժը, որն աշխատում է ամրագոտիների պտտման մեջ, անվտանգ է դարձնում ճանապարհորդությունը:

Ձկնորսության սիրահարները, առանց այս ուժի, չէին կարողանա զբաղվել իրենց սիրելի զբաղմունքով, իսկ հետո պատմել մեզ բարձրահասակ հեքիաթներ: Օրինակ, ծանր սնուցող սարք նետելը մարտական ​​պարսատիկի անհատական ​​իմիտացիա է: Իսկ ձկնորսի ձեռքին պտտվող ձողը կամ կարպային ճարմանդը ոչ այլ ինչ է, քան նույն զենքը, միայն մահաբեր քարի փոխարեն գդալ, վոբլեր կամ ջիգյար կա:

Ինչպես հաշվարկել կենտրոնախույս ուժը

Կենտրոնախույս ուժի սկալյար արժեքը հաշվարկվում է բանաձևով.

F-ը կենտրոնախույս ուժի ցանկալի արժեքն է, N;

մ - մարմնի քաշը, կգ;

V - մարմնի արագություն, մ / վ;

r - ռոտացիայի շառավիղ, մ.

Հաշվարկների օրինակներ

Հաշվենք, թե ինչ ուժով է քարը դուրս մղվում պարսատիկից՝ գոտիի երկարությունը պարսատիկի ձեռքից մինչև պաշարը 1 մետր է։ Ռազմիկը իր զենքը պտտում է վայրկյանում 2 պտույտ արագությամբ։ Պարսատիկը պարունակում է 200 գրամ կշռող քար։

L = 2πR = 2∙3,14∙1=6,28 մ.

Այսպիսով, վայրկյանում քարը թռչում է 2∙L = 6,28∙2 = 12,56 մ, սա նրա արագությունն է՝ 12,56 մ/վ։

Պահանջվող արժեքը հայտնաբերվում է հետևյալ կերպ.

F = mV 2 / r = 0,2 կգ∙12,56 2 /1 = 31,55 Ն.

Գործի դրված ուժ

Կան բազմաթիվ օրինակներ, երբ կենտրոնախույս ուժը օգտակար աշխատանք է կատարում: Բացի ռազմական նետող զենքերից, այն հիանալի է աշխատում ժամանակակից սպորտում: Մուրճը և, ավելի քիչ, սկավառակ նետելու տեխնիկան հիմնված է արկին պտտելու միջոցով արագություն հաղորդելու վրա։

Հազարավոր բոլոր տեսակի մեքենաներ ունեն գործողության սկզբունք, որը հիմնված է կենտրոնախույս ուժի կիրառման վրա: Ձեզ հարկավոր չէ հեռու գնալ, պարզապես հիշեք պոմպերի ամենատարածված տեսակներից մեկի անունը: Եվ դա կոչվում է «կենտրոնախույս»: Ներսում այսպես կոչված Սայրերով «խխունջ» անիվը պտտում է որոշ աշխատանքային հեղուկ (հեղուկ կամ գազ): Որից հետո, կենտրոնախույս ուժերի շնորհիվ, պոմպի շրջագծի արտաքին պատի վրա ձևավորվում է ավելացած ճնշման տարածք, իսկ պտույտի կենտրոնում ձևավորվում է նվազեցված ճնշման շրջան, որտեղ ռոտացիայի արագությունը նվազագույն է: Այսպիսով, փոխադրվող միջավայրը, կենտրոնական մասի խողովակի միջոցով մտնելով պոմպի խոռոչ, ճնշման տակ ազատվում է արտաքին պատի ելքի միջոցով:

Եվ սա ընդամենը մեկ օրինակ է։ Կենտրոնախույս ուժերը աշխատում են գյուղատնտեսության բոլոր տեսակի մաքրող մեքենաներում: Սորուն նյութերի տարանջատման (տարանջատման) սկզբունքը հիմնված է տարբեր խտությունների և զանգվածների պատճառով մասնիկների ստացած էներգիաների տարբերության վրա։

Եվ, վերջապես, ամենակենցաղային օրինակը՝ մտածելու համար, որը պետք չէ գնալ ո՛չ մարզադաշտ, ո՛չ հացահատիկի ֆերմա։ Պարզապես տեսեք, թե ինչպես է աշխատում ամենասովորական լվացքի մեքենան պտտվող ցիկլով: Լվացքը կենտրոնախույս ուժի պատճառով սեղմվում է թմբուկի պատերին, այնքան, որ 1000 պտույտով պտտվելուց հետո։ լվացքը գալիս է մեքենայից գրեթե չոր:

Երբ նրանք կռվում են նրա հետ

Բայց կենտրոնախույս ուժը միշտ չէ, որ ցանկալի է։ Որոշ դեպքերում պետք է պայքարել դրա դեմ: Խոշոր մասեր հաստոցների, նավի մեխանիզմների և շարժիչների մեջ հանքարդյունաբերական ինքնաթափ բեռնատարներռոտացիայի ընթացքում հսկայական բեռներ են ապրում: Պտտվող հիմքի վրա ամրացված յուրաքանչյուր քիչ թե շատ ծանր կառուցվածքային տարր ձգտում է պոկվել և թռչել պտտման կենտրոնին հակառակ ուղղությամբ: Իսկ, օրինակ, ուղղաթիռի շեղբերն ամրացնելը մի ամբողջ գիտություն է։

Յուրաքանչյուր վարորդ գիտի, որ սայթաքուն ճանապարհին մեքենան նույնպես շարժվում է ճանապարհի ոլորանին հակառակ ուղղությամբ: Երբեմն կարելի է նկատել, թե ինչպես են ամենասուր շրջադարձերի ժամանակ ճանապարհային աշխատողները միտումնավոր թեքվում դեպի կորության կենտրոնը:

Կենտրոնախույս ուժը բնության մեջ

Բնության մեջ կենտրոնախույս ուժի դրսևորման վառ օրինակ է մակընթացությունների մակընթացությունն ու հոսքը հասարակածային շրջաններում։ Փաստն այն է, որ ոչ միայն Լուսինն է պտտվում Երկրի շուրջը։ Մեր մոլորակը, թեև շատ ավելի ծանր է, քան իր արբանյակը, այնուամենայնիվ, մի փոքր «պարում է» նրա հետ՝ փոքր շառավղով մի փոքր պտտվելով նրա շուրջը։ Սա հանգեցնում է նրան, որ երկու հատվածներում՝ ուղղված դեպի Լուսին և հակառակը, ձևավորվում են Համաշխարհային օվկիանոսի ջրերի կույտեր։

Ի դեպ, Լուսինն ավելի շատ տուժել է մակընթացային ուժերից։ Հենց նրանք դադարեցրին նրա պտույտը իր առանցքի շուրջ։ Կենտրոնախույս ուժի շնորհիվ կապույտ մոլորակի բնակիչները կարող են տեսնել իրենց բնական արբանյակի միայն մի կողմը։

Համառոտ ամոփոփում

Այսպիսով, կենտրոնախույս ուժը պատասխան է կենտրոնաձիգ ուժին: Կենտրոնախույս ուժի սկալյար արժեքը ուղիղ համեմատական ​​է մարմնի զանգվածի արտադրյալին նրա գծային արագության քառակուսիով և հակադարձ համեմատական ​​պտտման շառավղին։ Ուժի վեկտորն անցնում է պտտման կենտրոնով և ունի նրանից հեռու ուղղություն։

Բացեք հովանոցը, ծայրը դրեք հատակին, պտտեք այն և միևնույն ժամանակ ներս գցեք գնդիկ, ճմրթված թուղթ, թաշկինակ՝ ընդհանրապես ինչ-որ թեթև և չկոտրվող առարկա։ Ձեզ հետ ինչ-որ անսպասելի բան կպատահի։ Կարծես հովանոցը չի ուզում ընդունել նվերը. գնդակը կամ թղթե գնդակը սողալու է մինչև հովանոցի ծայրերը և այնտեղից ուղիղ գծով թռչելու է:

Այս փորձի ժամանակ գնդակը դուրս նետած ուժը սովորաբար կոչվում է «կենտրոնախույս ուժ», թեև ավելի ճիշտ կլինի այն անվանել «իներցիա»։ Այն հայտնաբերվում է, երբ մարմինը շարժվում է շրջանաձև ճանապարհով: Սա ոչ այլ ինչ է, քան իներցիայի դրսևորման դեպքերից մեկը՝ շարժվող օբյեկտի՝ իր շարժման ուղղությունն ու արագությունը պահպանելու ցանկությունը։

Մենք շատ ավելի հաճախ ենք հանդիպում կենտրոնախույս ուժին, քան ինքներս ենք կասկածում: Ձեռքիդ շուրջը թելով կապած քարի շուրջ ես շրջանցում: Զգում ես, թե ինչպես է թելը ձգվում և սպառնում կոտրվել կենտրոնաձիգ ուժի ազդեցության տակ։ Քարեր նետելու հնագույն զենքը՝ պարսատիկը, աշխատում է նույն ուժով, եթե այն շատ արագ շրջվի և եթե այն բավականաչափ ամուր չէ, ջարդում է ջրաղացաքարը: Եթե ​​դուք ճարպիկ եք, ապա նույն ուժը կօգնի ձեզ կատարել հնարք

մի բաժակով, որից ջուրը չի թափվում, չնայած այն գլխիվայր շրջված է. դա անելու համար պարզապես անհրաժեշտ է արագ թափահարել բաժակը գլխի վերևում՝ նկարագրելով շրջան: Կենտրոնախույս ուժն օգնում է կրկեսի հեծանվորդին նկարագրել գլխապտույտ «սատանայի օղակը»։ Այն նաև առանձնացնում է սերուցքը կաթից, այսպես կոչված, կենտրոնախույս բաժանարարներում; նա սանրերից մեղր է հանում ցենտրիֆուգով; չորացնում է հագուստը՝ դրանք ազատելով ջրից հատուկ կենտրոնախույս չորանոցներում և այլն։

Երբ տրամվայի վագոնը նկարագրում է ուղու կոր հատվածը, օրինակ՝ մի փողոցից մյուսը շրջվելիս, ուղևորներն ուղղակիորեն զգում են կենտրոնախույս ուժը, որը սեղմում է նրանց դեպի մեքենայի արտաքին պատը։ Բավարար արագությամբ ամբողջ մեքենան կարող էր շրջվել այս ուժով, եթե արտաքին կլորացնող ռելսը զգույշորեն դրված չլիներ ներքինից բարձր.

Սա հանգեցնում է նրան, որ մեքենան շրջվելիս մի փոքր թեքվում է դեպի ներս: Սա բավականին տարօրինակ է հնչում. մի կողմ թեքված կառքն ավելի կայուն է, քան ուղիղ կանգնածը:

Եվ այնուամենայնիվ սա այդպես է. Եվ մի փոքր փորձը կօգնի ձեզ հասկանալ, թե ինչպես է դա տեղի ունենում: Փաթաթեք ստվարաթղթե թերթիկը լայն զանգի տեսքով, կամ նույնիսկ ավելի լավ, վերցրեք, եթե տանը ունեք, կոնաձև պատերով թաս: Հատկապես օգտակար է մեր նպատակի համար էլեկտրական լամպի կոնաձև գլխարկը` ապակի կամ թիթեղ: Զինված այս առարկաներից մեկով, նետեք դրա վրա մետաղադրամ, փոքր մետաղական շրջանակ կամ մատանի: Նրանք կնկարագրեն շրջանակները ճաշատեսակի հատակի երկայնքով՝ նկատելիորեն թեքված դեպի ներս: Երբ մետաղադրամը կամ մատանին դանդաղում է, այն կսկսի նկարագրել ավելի ու ավելի փոքր շրջանակներ, որոնք մոտենում են ճաշատեսակի կենտրոնին: Բայց դա ոչինչ չարժե, որպեսզի մետաղադրամը նորից ավելի արագ գլորվի ճաշատեսակի մի փոքր շրջադարձով, այնուհետև այն հեռանում է կենտրոնից՝ նկարագրելով ավելի մեծ շրջանակներ: Եթե ​​այն շատ արագանա, այն կարող է նույնիսկ ամբողջությամբ գլորվել ճաշատեսակից:

Հեծանվավազքի մրցումների համար հատուկ շրջանաձև ուղիներ են կազմակերպվում, այսպես կոչված, վելոդրոմում, և դուք կարող եք տեսնել, որ այդ ուղիները, հատկապես այնտեղ, որտեղ նրանք կտրուկ թեքվում են, դասավորված են նկատելի թեքությամբ դեպի կենտրոն: Հեծանիվը պտտվում է նրանց երկայնքով խիստ թեքված դիրքով - ինչպես մետաղադրամը ձեր բաժակում - և ոչ միայն չի շրջվում, այլ, ընդհակառակը, հենց այս դիրքում է այն ձեռք բերում հատուկ կայունություն: Կրկեսներում հեծանվորդները զարմացնում են հանդիսատեսին՝ շրջելով շրջանակներով կտրուկ թեք հարթակի վրա։ Դուք հիմա հասկանում եք, որ սա ոչ մի արտասովոր բան չէ: Հակառակը, հեծանվորդի համար դժվար արվեստ կլիներ հարթ, հորիզոնական ճանապարհի վրա այդպես պտտվելը։ Նույն պատճառով ձիավոր ձիավորը կտրուկ շրջադարձով թեքվում է դեպի ներս։

Այս փոքր երևույթներից անցնենք ավելի մեծերին: Երկրագունդը, որի վրա մենք ապրում ենք, պտտվող բան է, և կենտրոնախույս ուժը պետք է դրսևորվի դրա վրա: Ինչ է դա նշանակում? Փաստն այն է, որ Երկրի պտույտի շնորհիվ նրա մակերեսի վրա գտնվող բոլոր իրերը դառնում են ավելի թեթև: Որքան մոտ է հասարակածին, այնքան ավելի մեծ շրջանակ կարող են կազմել իրերը 24 ժամում, ինչը նշանակում է, որ նրանք ավելի արագ են պտտվում և հետևաբար ավելի շատ քաշ են կորցնում: Եթե ​​մեկ կիլոգրամ քաշը բևեռից տեղափոխվի հասարակած և այստեղ նորից կշռվի զսպանակային կշեռքի վրա, ապա քաշի պակասը կբացահայտվի5 գ Տարբերությունը, իհարկե, փոքր է, բայց որքան ծանր է բանը, այնքան մեծ է պակասը։ Արխանգելսկից Օդեսա ժամանած շոգեքարշը այստեղ 60 կգ-ով թեթևանում է՝ չափահաս մարդու քաշով։ Իսկ Սպիտակ ծովից Սև ծով հասնող 20 հազար նավը նիհարում է այստեղ՝ ոչ պակաս, ոչ ավելի՝ սա լավ շոգեքարշի քաշն է։

Ինչու է դա տեղի ունենում: Որովհետև գլոբուսը, պտտվելով, հակված է ցրելու իր մակերևույթից բոլոր իրերը, ճիշտ այնպես, ինչպես մեր փորձով հովանոցը դեն է նետում իր վրա նետված գնդակը: Նա կշպրտի դրանք, բայց դա խանգարում է այն փաստին, որ Երկիրը ձգում է ամեն ինչ դեպի իրեն: Այս գրավչությունը մենք անվանում ենք «գրավիտացիա»: Պտույտը չի կարող իրերը շպրտել Երկրից, բայց կարող է նվազեցնել դրանց քաշը: Ահա թե ինչու երկրագնդի պտույտի պատճառով ամեն ինչ մի փոքր ավելի թեթևանում է:

Որքան արագ է ռոտացիան, այնքան ավելի նկատելի պետք է դառնա քաշի նվազումը։ Գիտնականները հաշվարկել են, որ եթե Երկիրը պտտվի ոչ թե այնպես, ինչպես այժմ, այլ 17 անգամ ավելի արագ, ապա հասարակածում իրերը կկորցնեն իրենց ամբողջ քաշը. նրանք կդառնան անկշիռ: Եվ եթե Երկիրն էլ ավելի արագ պտտվի, օրինակ՝ այն լրիվ պտույտ կատարեց ընդամենը 1 ժամում, ապա իրերը կկորցնեն իրենց ողջ քաշը ոչ միայն բուն հասարակածում, այլև հասարակածին մոտ գտնվող բոլոր երկրներում և ծովերում:

Պարզապես մտածեք, թե դա ինչ է նշանակում, որ իրերը կորցրել են իրենց քաշը: Ի վերջո, սա նշանակում է, որ չի լինի այնպիսի բան, որը դուք չկարողանաք բարձրացնել. Եվ եթե դրանք գցեք, դա վտանգավոր չէր լինի՝ նրանք ոչ մեկին չէին ջախջախի։ Նրանք ձեզ չեն ջախջախի, որովհետև նրանք ընդհանրապես չէին ընկնի. ի վերջո, նրանք ոչինչ չեն կշռում: Նրանք լողում էին օդում, որտեղ ազատվում էին իրենց ձեռքերից։ Եթե ​​օդապարիկի զամբյուղում նստած որոշեիք ձեր իրերը ծովը գցել, դրանք ոչ մի տեղ չէին ընկնի, այլ կմնային օդում։ Դա զարմանալի աշխարհ կլիներ: Դուք կարող եք ցատկել այնքան բարձր, որքան երբեք չեք ցատկել ձեր երազներում՝ ավելի բարձր, քան ամենաբարձր շենքերը և սարերը: Բայց պարզապես մի մոռացեք. ցատկելը շատ հեշտ է, բայց հետ ցատկելն անհնար է: Եթե ​​դուք զրկված եք քաշից, դուք ինքներդ գետնին չեք ընկնի։

Այս աշխարհում այլ անհարմարություններ կլինեն: Դուք ինքներդ կհասկանաք, թե ինչը՝ բոլոր իրերը՝ և՛ փոքրերը, և՛ մեծերը, եթե դրանք կցված չեն, կբարձրանան ամենափոքր, հազիվ նկատելի զեփյուռից և կխուժեն օդ: Մարդիկ, կենդանիներ, մեքենաներ, սայլեր, նավեր, ամեն ինչ պատահականորեն կխփեր օդում՝ ջարդելով, աղավաղելով և խեղելով միմյանց...

Ահա թե ինչ կլիներ, եթե Երկիրը շատ ավելի արագ պտտվեր։

Երբևէ տեսե՞լ եք, թե ինչպես է տղամարդը հեռվից կտրում ծառը: Կամ գուցե դուք դիտել եք, թե ինչպես է ատաղձագործը աշխատում ձեզանից հեռու՝ մեխեր խփելով։ Երևի շատ տարօրինակ բան եք նկատել. հարվածը լսվում է ոչ թե այն ժամանակ, երբ կացինը կտրվում է ծառին կամ մուրճը դիպչում մեխին, այլ ավելի ուշ, երբ կացինը կամ մուրճն արդեն...

Հնչյունները լավ փոխանցող նյութերի թվում նախորդ հոդվածում նշել էի ոսկորները։ Ցանկանու՞մ եք տեսնել, թե արդյոք ձեր սեփական գանգի ոսկորներն ունեն այս հատկությունը: Ատամներով բռնեք գրպանի ժամացույցի մատանին և ձեռքերով փակեք ականջները; դուք բավականին հստակ կլսեք հավասարակշռողի չափված հարվածները, նկատելիորեն ավելի ուժեղ, քան ականջի կողմից օդի միջոցով ընկալվող հարվածը: Այս ձայները ձեր ականջին են հասնում...

Ուզու՞մ ես արտասովոր բան տեսնել..- մի երեկո ինձ դիմեց մեծ եղբայրս:- Արի ինձ հետ կողքի սենյակ: Սենյակը մութ էր։ Եղբայրը վերցրեց մոմը և գնացինք։ Ես համարձակ քայլեցի առաջ, համարձակ բացեցի դուռը և խիզախորեն առաջինը մտա սենյակ։ Բայց հանկարծ ես ապշեցի. ինչ-որ անհեթեթ հրեշ ինձ էր նայում պատից։ Հարթակի նման...

«Քրիստոֆեր Կոլումբոսը մեծ մարդ էր,- գրում է դպրոցականներից մեկը իր դասարանի էսսեում,- նա հայտնաբերեց Ամերիկան ​​և ձու տնկեց»: Երկու սխրանքներն էլ երիտասարդ դպրոցականին հավասարապես արժանի էին զարմանալու։ Ընդհակառակը, ամերիկացի հումորիստ Մարկ Տվենը զարմանալի ոչինչ չտեսավ նրանում, որ Կոլումբոսը բացահայտեց Ամերիկան։ «Զարմանալի կլիներ, եթե նա նրան տեղում չգտներ»։ Եւ ես…

Կրկնակի հեռավորության վրա գտնվող մոմը փայլում է, իհարկե, ավելի թույլ: Բայց քանի՞ անգամ։ Երկու անգամ? Ոչ, եթե երկու մոմ տեղադրեք կրկնակի հեռավորության վրա, դրանք նույն լուսավորությունը չեն ապահովի: Նախկինի պես նույն լուսավորությունը ստանալու համար հարկավոր է կրկնակի հեռավորության վրա տեղադրել ոչ թե երկու, այլ երկու անգամ երկու՝ չորս մոմ։ Եռակի հեռավորության վրա դուք ստիպված կլինեք տեղադրել ոչ թե երեք, այլ երեք անգամ...

Անկախ նրանից, թե երկու նավակ, երկու տրամվայի վագոն կամ երկու կրոկետի գնդակներ բախվում են միմյանց, լինի դա դժբախտ պատահար, թե խաղի հերթական քայլը, ֆիզիկոսը նման միջադեպը նշում է մեկ կարճ բառով՝ «ազդեցություն»: Հարվածը տևում է կարճ. բայց եթե ազդող առարկաները, ինչպես սովորաբար լինում է, առաձգական են, ապա այդ պահին բավականին շատ ժամանակ կա տեղի ունենալու: Յուրաքանչյուր առաձգական...

Եթե ​​ձեր բնակարանում կամ ձեր ընկերների բնակարանում կա պատուհաններով սենյակ արևոտ կողմում, ապա այն հեշտությամբ կարող եք վերածել ֆիզիկական սարքի, որը կրում է հին լատիներեն «camera obscura» անվանումը (ռուսերեն նշանակում է «մութ. սենյակ"). Դրա համար անհրաժեշտ կլինի պատուհանը ծածկել վահանով, օրինակ՝ նրբատախտակից կամ ստվարաթղթից, ծածկված մուգ թղթով, և պատրաստել...

Կրկեսներում հայտնված ծաղրածուները երբեմն զարմացնում են հանդիսատեսին՝ սփռոցը դրած սեղանից քաշելով, բայց բոլոր սպասքը՝ ափսեներ, բաժակներ, շշեր, անվնաս են մնում իրենց տեղերում։ Այստեղ չկա հրաշք կամ խաբեություն. սա ճարտարության խնդիր է, որը զտվում է երկարատև վարժություններով: Իհարկե, դուք չեք կարող հասնել ձեռքի նման ճարտարության: Բայց նմանատիպ փորձ անելու համար...

Հիմա մենք խոսում էինք տեսախցիկի մասին, բացատրում էինք, թե ինչպես կարելի է այն պատրաստել, բայց մի հետաքրքիր բան չասացինք. յուրաքանչյուր մարդ միշտ իր հետ է մի զույգ փոքրիկ տեսախցիկ օբսկուրա: Սրանք մեր աչքերն են։ Պատկերացրեք, որ աչքը նախագծված է տուփի նման, որը ես ձեզ առաջարկեցի պատրաստել: Այն, ինչ կոչվում է աչքի «աշակերտ», ոչ թե սև շրջան է աչքի վրա, այլ անցք, որը տանում է դեպի մութ ինտերիեր...

Բեմի վրա աճպարարները հաճախ կատարում են մի գեղեցիկ փորձ, որը զարմանալի և անսովոր է թվում, թեև այն բավականին պարզ բացատրված է: Բավական երկար փայտը կախված է երկու թղթե օղակներից. այն իր ծայրերով հենվում է նրանց վրա, մինչդեռ օղակներն իրենք են նետվում՝ մեկը ածելիի միջով, մյուսը՝ փխրուն ծխող խողովակի միջով: Աճպարարը վերցնում է մեկ այլ փայտ և ամբողջ ուժով հարվածում է...