12 svar
500 visningar
steel8 är nöjd med hjälpen
steel8 14
Postad: 18 feb 2020 22:09

Hur kan centripetalkraften i en pendel vara riktad mot centrum?

Hej!

 

Centripetalkraften som verkar på ett föremål är vad jag förstår alltid riktad mot centrum, som i pendeln nedan. (Föremålet är A och centrum M)

Och centripetalkraften är ju resultanten av alla andra krafter som verkar på föremålet. I detta fallet är det ju föremålets tyngdkraft (mg) och snörkraften (FS) som verkar på det, men resultanten av dem (FR) blir ju inte riktad mot centrum, i samma riktning som snöret. Ska den inte vara det? Det känns som om jag har missat något.

Peter 966
Postad: 18 feb 2020 22:19 Redigerad: 18 feb 2020 22:21

Ja, du har "missat" det är en accelererad rörelse och att centripetalkraften inte är resultanten av krafterna. Du har helt rätt i att resultanten inte är riktad mot centrum. Resultanten får systemet att accelerera enligt newtons 2:a sats (F=ma). Resultanten är riktad längs rörelsen (samma håll som v)

Dr. G 9362
Postad: 18 feb 2020 22:21

Precis, kraftresultanten är inte riktad längs snöret (förutom längst ner i rörelsen). Resultanten är i alla punkter vektorsumman av snörkraft och tyngdkraft.

I pendelrörelsen är inte hastighetens belopp (d.v.s farten) konstant, så kraftresultanten pekar i regel inte mot rörelsens centrum. 

Dr. G 9362
Postad: 18 feb 2020 22:22
Peter skrev:

Resultanten är riktad längs rörelsen (samma håll som v)

Inte samma håll som v. Hur skulle det då bli längst ner?

Peter 966
Postad: 18 feb 2020 22:25 Redigerad: 18 feb 2020 22:26

Stämmer bra Dr. G! Och inte heller åt samma håll som v men parallellt med i alla fall (utom när den är 0). a är så klart motriktad v vid retardationen.

Dr. G 9362
Postad: 18 feb 2020 22:34 Redigerad: 18 feb 2020 22:36

Hittade följande gif på Wikipedia

EDIT: animeringen verkar inte funka, men titta i länken under simple gravity pendulum.

steel8 14
Postad: 19 feb 2020 13:34

Tack för svaren!

Så om jag förstår er rätt, så är centripetalkraften här lika med snörkraften?

Affe Jkpg 6630
Postad: 19 feb 2020 13:48

Typiskt kraftpar:

Centripetalkraften: Snöret drar i kulan

Centrifugalkraften: Kulan drar i snöret

Dr. G 9362
Postad: 19 feb 2020 13:50

Jag vet inte om begreppet centripetalkraft är speciellt användbart här.

SaintVenant 3844
Postad: 19 feb 2020 14:34
Affe Jkpg skrev:

Typiskt kraftpar:

Centripetalkraften: Snöret drar i kulan

Centrifugalkraften: Kulan drar i snöret

Centrifugalkraften är en pseudokraft genererad på grund av relativa inertialsystem. Det är alltså intuitivt ofördelaktigt att tala om att "Kulan drar i snöret". Fiktiva krafter som centrifugal och coriolis är relevanta om du befinner dig i det roterande koordinatsystemet.

steel8 skrev:

Så om jag förstår er rätt, så är centripetalkraften här lika med snörkraften?

Nej. Exempelvis när snöret är vertikalt i rörelsen så får vi snörkraften T enligt:

Alltså när vinkeln är noll relativt det nedersta läget så får vi att snörkraften är summan av tyngdkraften och centripetalkraften.

steel8 14
Postad: 19 feb 2020 20:20
Ebola skrev:
Affe Jkpg skrev:

Typiskt kraftpar:

Centripetalkraften: Snöret drar i kulan

Centrifugalkraften: Kulan drar i snöret

Centrifugalkraften är en pseudokraft genererad på grund av relativa inertialsystem. Det är alltså intuitivt ofördelaktigt att tala om att "Kulan drar i snöret". Fiktiva krafter som centrifugal och coriolis är relevanta om du befinner dig i det roterande koordinatsystemet.

steel8 skrev:

Så om jag förstår er rätt, så är centripetalkraften här lika med snörkraften?

Nej. Exempelvis när snöret är vertikalt i rörelsen så får vi snörkraften T enligt:

Alltså när vinkeln är noll relativt det nedersta läget så får vi att snörkraften är summan av tyngdkraften och centripetalkraften.

Aha!

Om jag förstår tankesättet rätt - så när kulan är rakt ovanför centrum, så är centripetalkraften lika med tyngdkraften, eftersom snörkraften där är obefintlig?

Följande kan vara helt fel, men stämmer det också att centripetalkraften är lika med snörkraften när kulan är positionerad horisontellt (rakt till höger/vänster om centrum), eftersom tyngdkraften i det läget varken drar mot eller från centrum? Om inte - vad består den av där i så fall? Sambandet du skrev kan ju användas när kulan är rakt under centrum, men hur lyder sambanden när kulan är på andra ställen i rörelsen?

SaintVenant 3844
Postad: 19 feb 2020 20:40 Redigerad: 19 feb 2020 20:46

steel8 skrev:

Om jag förstår tankesättet rätt - så när kulan är rakt ovanför centrum, så är centripetalkraften lika med tyngdkraften, eftersom snörkraften där är obefintlig?

Bara om hastigheten är den så kallade stationära pendelhastigheten, alltså om vi har T=0T=0 och θ=π\theta=\pi så vi får:

T-mgcos(θ)=mv2rT-mgcos(\theta)=\frac {mv^{2}}{r}

v=rgv=\sqrt{rg}

Följande kan vara helt fel, men stämmer det också att centripetalkraften är lika med snörkraften när kulan är positionerad horisontellt (rakt till höger/vänster om centrum), eftersom tyngdkraften i det läget varken drar mot eller från centrum? 

Ja, i dessa lägen är snörkraften lika med centripetalkraften. Det är då cos(θ)=0cos(\theta)=0.

men hur lyder sambanden när kulan är på andra ställen i rörelsen?

För snörkraften ser alltid sambandet ut som det jag skrev om vinkeln mäts från nedersta läget och har positiv riktning moturs.

steel8 14
Postad: 20 feb 2020 18:16

Tack så mycket för svaren! Jag tror jag har förstått nu!

Svara Avbryt
Close