L'inerzia influenza la forza centrifuga, che è radialmente verso l'esterno dall'asse di rotazione parallelo che passa attraverso l'origine del sistema di coordinate. Viene spesso chiamata “Pseudo” Forza e non deve essere confusa con Forza centrifuga reattiva.
Le seguenti Esempi della Forza Centrifuga sono testimoni del suo effetto in varie attività della vita quotidiana:
Svolta di automobile intorno a una curva
I passeggeri che girano veicoli su strade curve sono suscettibili di sperimentare l'effetto della forza centrifuga.
Se un'auto trasporta un passeggero a passo regolare su una strada dritta, non è soggetta ad alcuna accelerazione. Di conseguenza, la seconda legge del moto di Newton dimostra che la forza netta del passeggero è un insieme nullo. Mentre l'auto svolta verso sinistra, il passeggero sente una forza apparente che lo trascina verso destra, nota come Forza Centrifuga, è una forza fittizia.
L'inaspettata propensione ad accelerare a destra dell'auto è dovuta al sistema di riferimento locale del passeggero. Questa tendenza deve essere combattuta attraverso l'applicazione di una spinta verso destra (forza di attrito del sedile) al veicolo, come una forza di attrito del sedile. La necessità di annullare l'effetto di questa accelerazione è di mantenere una posizione fissa all'interno dell'auto.
Tuttavia, l'attrito del passeggero sul sedile sembra irregolare se uno spettatore fermo osserva da un cavalcavia sopra. Secondo questo osservatore, una rete forza si crea verso sinistra, che si traduce nell'accelerazione del passeggero allontanandosi dal limite della curva (verso l'interno). Ciò impedisce al passeggero di continuare a muoversi con l'auto, piuttosto che in linea retta come farebbe altrimenti. Di conseguenza, la "forza centrifuga" che percepisce risulta dalla "inclinazione centrifuga" indotta dall'inerzia.
Pietra su una corda
Quando una pietra viene fatta girare su un filo in orizzontale piano, la gravità opera verticalmente e la pietra è soggetta a una forza netta che agisce verso il centro nel piano orizzontale.
La pietra rimane nello stesso asse della pietra in un quadro di riferimento. La forza esercitata dalla fune, però, continua ad agire sulla pietra. Contrariamente alle leggi del moto di Newton, la pietra non accelera nella direzione della forza applicata netta. Per utilizzare le equazioni del moto di Newton nel sistema rotante, la forza centrifuga e altre forze immaginarie devono essere aggiunte alle forze fondamentali.
Terra
Peso degli oggetti sulla Terra
Il peso variabile di un oggetto è testimoniato all'equatore e ai poli della Terra per effetto della forza centrifuga.
Quando si pesa un oggetto sull'equatore, è esposto alla gravità in una direzione e alla forza di richiamo uguale e contraria della molla nell'altra. Tuttavia, quando la Terra ruota, la gravità e la forza della molla non si bilanciano nel sistema di riferimento terrestre, nonostante l'assenza di accelerazione. Per far corrispondere l'apparente assenza di accelerazione, la forza centrifuga deve essere introdotta per annullare l'effetto della forza netta che agisce sul corpo.
Quando l'oggetto identico viene pesato con una bilancia a molla essenziale ai poli della Terra, è soggetto alle stesse due forze effettive. Poiché l'oggetto non si muove né accelera, la forza netta che agisce su di esso è zero. La bilancia in questo esempio mostra solo il valore della forza di gravità sull'articolo.
Forma della Terra
La forma della Terra è principalmente soggetta alla forza centrifuga che agisce su di essa.
La Terra sperimenta un effetto rigonfiamento all'equatore e si appiattisce al polo a causa della forza centrifuga. Ciò si traduce nella forma della Terra simile a quella di un'arancia.
Orbite planetarie
La forza centrifuga è sperimentata dai pianeti che circondano il sole nel nostro sistema solare o in qualsiasi altro sistema solare.
La forza centrifuga consente a questi pianeti di continuare il loro movimento rotatorio ed evitare di collassare nel nucleo. Tutti i corpi celesti che ruotano intorno al sole subiscono un grado sostanziale di questa forza centrifuga.
Questo fenomeno è anche responsabile dell'evocazione dell'idea dell'espansione dell'universo e della narrativa della creazione.
Rotazione di un secchio pieno d'acqua
Si può facilmente assistere all'effetto della forza centrifuga mentre si ruota un secchio pieno d'acqua e si cerca di prevenire eventuali fuoriuscite.
La rotazione del secchio d'acqua in un cerchio verticale ad una velocità specifica utilizza la forza centrifuga per bilanciare il peso dell'acqua ed evitare che cada all'esterno. Anche la forma della superficie superiore dell'acqua contenuta nel secchio appartiene ad una struttura concava a causa di questa forza centrifuga.
Banca delle strade
Le strade nelle regioni montuose sono luoghi tipici di banche, insieme a punti con curve ripide.
Quando si percorrono rapidamente tali zone, una forza centrifuga tende a spingere l'auto verso il bordo della strada. Questo è eccezionalmente indesiderabile poiché porta a situazioni pericolose, inclusi incidenti, incidenti stradali e incidenti. Le carreggiate sono incurvate dolcemente su tali bordi per alleviare questa difficoltà.
Giostra
Una giostra con i bambini è uno spettacolo tipico nei parchi giochi per bambini.
In una giostra, i giovani sono sottoposti a una forza esterna che li spinge radialmente verso l'esterno della giostra. L'influenza della forza diventa più evidente all'aumentare della velocità di rotazione della corsa. Questa forza centrifuga potrebbe causare incidenti se le procedure di sicurezza non vengono seguite in modo appropriato.
Lavatrice
La forza centrifuga viene utilizzata in una varietà di prodotti elettrici di consumo, comprese le lavatrici.
La macchina presenta un meccanismo rotante e utilizza la forza centrifuga per spingere via i vestiti, l'acqua e le particelle di sporco verso il lato esterno del tamburo. La sacca sul lato interno del contenitore successivamente raccoglie lo sporco e gli indumenti vengono puliti a fondo.
Parchi divertimento
Gravitrone
Le forze centrifughe sono utilizzate in alcune attrazioni di divertimento e un esempio comunemente visto è il Gravitron.
Il Gravitron consente ai ciclisti di sollevarsi dalla superficie del terreno, ignorando l'effetto della gravità ruotando e spingendoli contro il muro. Questa forza esterna sperimentata dai corridori è la forza centrifuga che tende a spingerli lontano dall'asse centrale di rotazione.
Giro della fiera oscillante
Un altro esempio comune di forza centrifuga nel parco divertimenti è la giostra oscillante.
Un palo cilindrico di grande altezza ha una gigantesca testa rotante montata su di esso in un gioioso divertimento oscillante. Più altalene sono attaccate alla base della testa rotante. Alla rotazione della parte inferiore della giostra, le oscillazioni iniziano a viaggiare più lontano dal centro.
Ciò conferisce alle oscillazioni collegate un'azione elegante ed esilarante, creando una corsa emozionante.
Ulteriori esempi di forza centrifuga possono essere visti nella sua applicazione in una varietà di apparecchiature industriali.
Governatore centrifugo
I governatori centrifughi hanno il compito di controllare la velocità di un motore.
Il regolatore centrifugo utilizza pesi rotanti che si muovono radialmente per regolare l'acceleratore al variare della velocità del motore. La forza centrifuga produce un movimento radiale nel sistema di riferimento delle masse rotanti.
Frizione centrifuga
In piccole apparecchiature a motore come motoseghe, go-kart ed elicotteri in miniatura, viene utilizzata una frizione centrifuga.
La frizione centrifuga facilita l'avviamento del motore senza innestare la trasmissione fino a quando la velocità del motore non aumenta. All'accelerazione, l'azionamento subisce un innesto automatico e senza interruzioni.
Lo stesso concetto può essere osservato nei bloccanti con freno a tamburo che utilizzano l'inerzia durante l'arrampicata su roccia. Un altro esempio sono le bobine inerziali utilizzate in molte cinture di sicurezza dei veicoli. La forza centrifuga viene utilizzata in questi tipi di apparecchiature per produrre gravità artificiale.
Colata centrifuga
La colata centrifuga è un'altra applicazione industriale comunemente osservata della forza centrifuga.
La colata centrifuga o la colata rotante hanno aree di stampo positive e negative dedicate. Il metallo liquido o la plastica vengono aumentati attraverso la regione negativa dello stampo con l'utilizzo della forza centrifuga.
Centrifughe industriali
I composti di varia densità vengono separati mediante centrifughe negli istituti di ricerca e nelle industrie.
Le macchine centrifughe hanno sviluppato i risultati del differenziale di pressione idrostatica in significative forze di galleggiamento che spingono verso l'interno le particelle a bassa densità. La forza centrifuga nei tubi pieni di fluido è generata da questi dispositivi ortogonali all'asse di rotazione nel quadro rotante di riferimento.
La forza centrifuga fa sì che elementi o particelle più densi del fluido fluiscano verso l'esterno. Questo sviluppa un'analogia con il principio di Archimede, dove la gravità è sostituita dalla forza centrifuga.
Effetto della forza centrifuga sul corpo umano
Un aeromobile e il suo equipaggio possono essere soggetti a vari gradi di accelerazione durante una manovra di volo. Un percorso curvo fa sì che un aeroplano subisca un'accelerazione centripeta. A causa dell'inerzia, l'aereo resiste a questa forza diretta radialmente verso il centro di curvatura secondo la prima legge del moto di Newton.
La forza di resistenza agisce contro la forza centripeta ed è diretta lontano dal centro. Questa pseudo forza è nota come forza centrifuga. Se il pilota fosse stato un oggetto non vivente sull'aereo, si presumerebbe che la forza centrifuga lo spingesse al suo posto e causasse conseguenze fisiologiche.
Le conseguenze di questa pseudo forza possono essere suddivise in tre sezioni elementari:
- Sensazione generale di un apparente aumento del peso corporeo.
- Perdita della vista, chiamata anche "black-out".
- Disorientamento e perdita di coscienza, che è raro e tipicamente non comune.
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