L'accelerazione centripeta e la massa però sono le grandezze indipendenti; l'accelerazione dell'oggetto dipende dalla sua massa e dall'inerzia del corpo.
La massa è una quantità invariabile e quindi non cambia quando l'oggetto è in movimento centripeto. Ma l'accelerazione centripeta e la massa sono ancora correlate tra loro, poiché la forza richiesta per accelerare l'oggetto dipende principalmente dalla sua massa.
La massa influisce sull'accelerazione centripeta?
L'accelerazione centripeta dipende direttamente dalla velocità dell'oggetto e inversamente correlata ai raggi del cerchio.
Una volta applicata una forza all'oggetto per spostarlo dalla sua posizione iniziale e viaggiare lungo il suo percorso in un percorso circolare, la quantità di moto e la velocità dell'oggetto vengono mantenute costanti. Il l'accelerazione centripeta si trova nella direzione lungo il raggio vettore del percorso circolare.
Perché la massa non influisce sull'accelerazione centripeta?
L'accelerazione centripeta dell'oggetto è indipendente dalla massa dell'oggetto in quanto è costante.
Il lavoro totale svolto dall'oggetto in un movimento circolare è in realtà trascurabile. L'energia cinetica dell'oggetto si conserva in un processo, e quindi la velocità del corpo rimane costante. Pertanto, la massa dell'oggetto non influisce sul accelerazione centripeta in ogni modo.
La forza che viene applicata all'oggetto per dargli una coppia dipende dalla massa e da altre configurazioni dell'oggetto. La coppia è una forza applicata tangenzialmente al corpo dell'oggetto che accelera l'oggetto con un movimento circolare attorno al suo asse.
Perché è necessaria la massa per calcolare l'accelerazione centripeta?
L'accelerazione centripeta è costante per una data massa e per il raggio dell'anello circolare; quindi non dipende realmente dalla massa dell'oggetto.
La massa dell'oggetto determina la quantità di forza necessaria da applicare al suo corpo per spostarsi. Se viene applicata meno forza all'oggetto, la velocità dell'oggetto sarà piccola e, di conseguenza, il accelerazione centripeta dell'oggetto verrà abbassato.
Se la quantità di forza elettrostatica applicata all'elettrone in una cintura di conduzione è maggiore, l'accelerazione centripeta dell'elettrone sarà elevata. Allo stesso modo, se il forza magnetica generato in una bobina a causa del filo che trasporta corrente è maggiore, quindi il numero di giri del motore di piccole dimensioni sarà maggiore.
Per motori di taglia maggiore, i giri al secondo saranno inferiori a parità di corrente rispetto al motore con raggi piccoli. Questa differenza è dovuta alla massa e al raggio.
Come sono correlate l'accelerazione centripeta e la massa?
L'accelerazione centripeta è inversamente proporzionale alla massa dell'oggetto.
Sebbene la massa dell'oggetto non sia a quantità variabile mentre l'oggetto è in movimento centripeto, la velocità iniziale dell'oggetto dipende dalla sua massa che determina ulteriormente l'accelerazione centripeta dell'oggetto in un movimento circolare.
Si dice che la massa sia correlata perché su di essa deve essere applicata una forza sufficiente in risposta alla sua massa per accelerarla. Se mantieni la forza costante su tutti gli oggetti di massa diversa, noterai che l'oggetto con massa minore accelererà ad alta velocità rispetto agli oggetti con massa elevata.
Come calcolare la forza centripeta dall'accelerazione centripeta e dalla massa?
La forza sull'oggetto in a il moto centripeto dipende direttamente dall'accelerazione centripeta e massa.
La forza centripeta può essere calcolata dall'accelerazione centripeta e la massa è F=mα. Qui, α è l'accelerazione centripeta e m è la massa. È ovvio che, se la massa dell'oggetto è maggiore, è necessaria più forza da applicare all'oggetto per spostarlo dal suo posto.
La forza centripeta applicata all'oggetto in un movimento circolare viene calcolata utilizzando la formula,
F=mv2/r
dove F è una forza centripeta,
m è una massa dell'oggetto,
v è la velocità dell'oggetto in un movimento circolare, e
r è un raggio della traiettoria circolare.
La formula per trovare il accelerazione centripeta dalla velocità dell'oggetto è dato come:
α = mv2/r
L'accelerazione centripeta dipende dai raggi del cerchio. Ciò significa che, se il raggio è piccolo, il accelerazione centripeta sarà alta, mentre per raggi maggiori l'accelerazione centripeta sarà ridotta. In tal caso, è necessario applicare più forza per mantenere il corpo in accelerazione alla velocità richiesta.
Quindi, la forza centripeta che agisce sul corpo in un movimento centripeto può essere calcolata utilizzando solo la massa e l'accelerazione centripeta dell'oggetto utilizzando un'espressione.
F=mα
Sulla base dell'espressione dell'oggetto, possiamo dire che la forza sull'oggetto in un movimento centripeto dipende direttamente dalla sua massa e dall'accelerazione centripeta.
Qual è l'accelerazione centripeta e la forza sull'oggetto avente una massa di 5 kg e che si muove con una velocità di 20 m/s lungo il cerchio di raggio 30 m?
Dato: La massa dell'oggetto è m =5 kg
La velocità dell'oggetto è, v =20 m/s
Il raggio della traiettoria circolare è, r =30 m
I formula per trovare l'accelerazione centripeta è,
L'accelerazione centripeta dell'oggetto risulta essere 0.67 m/s2
L'espressione per trovare la forza centripeta che agisce sull'oggetto utilizzando l'accelerazione centripeta è,
F=a
Sostituendo i valori in questa equazione, otteniamo:
F=5 kg\volte 0.67 m/s2= 3.37N
La forza applicata sull'oggetto con 5 kg di massa è 3.37 N. La forza applicata sarebbe stata aumentata se la massa dell'oggetto fosse superiore a 5 kg.
Conclusione
I accelerazione centripeta è in risposta alla forza centripeta che agisce verso l'interno. Quindi, la direzione della velocità lineare dell'oggetto varia ogni breve distanza. L'oggetto inizia ad accelerare solo sotto l'applicazione di una forza esterna applicata al suo corpo. La quantità di forza richiesta da applicare su un dato oggetto dipende dalla massa totale dell'oggetto che deve essere spostato.
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Ciao, sono Akshita Mapari. Ho fatto il M.Sc. in Fisica. Ho lavorato su progetti come la modellazione numerica dei venti e delle onde durante i cicloni, la fisica dei giocattoli e le macchine da brivido meccanizzate nei parchi di divertimento basati sulla meccanica classica. Ho seguito un corso su Arduino e ho realizzato alcuni mini progetti su Arduino UNO. Mi piace sempre esplorare nuove zone nel campo della scienza. Personalmente credo che l'apprendimento sia più entusiasmante quando appreso con creatività. Oltre a questo mi piace leggere, viaggiare, strimpellare la chitarra, individuare rocce e strati, fotografare e giocare a scacchi.
