Kompenzace odstředivé síly

14. 8. 2012, 12:11

23. 6. 2013, 13:00

František Látal

Úvod

Podle druhého Newtonova pohybového zákona je příčinou zrychlení hmotného bodu vždy síla, která má stejný směr jako zrychlení. Na hmotný bod, který koná rovnoměrný pohyb po kružnici, působí tedy dostředivá síla $F_{\rm d}$, která směřuje stále do středu kružnice. Působí-li na těleso, které koná rovnoměrný pohyb po kružnici, více sil, je dostředivá síla výslednicí všech těchto sil. Např. na sedačku řetízkového kolotoče působí tíhová síla $F_{G}$ a tahová síla lana. Výslednicí těchto dvou sil je dostředivá síla, která způsobuje pohyb sedačky po kružnici.

Při demonstraci vztahu pro velikost dostředivé síly $F_{\rm d}$, platí: \begin{equation} F_{\rm d} = ma_{\rm d},\label{eq:rce1} \end{equation} \begin{equation} F_{d} =m \frac{ v^{2} }{r} =m \omega ^{2}r=m4 \pi ^{2} f^{2} r,\label{eq:rce2} \end{equation} kde $m$ je hmotnost tělesa, $a_{\rm d}$ dostředivé zrychlení, $r$ je poloměr kružnice, $v$ velikost rychlosti, $\omega$ úhlová rychlost a $f$ frekvence otáček. Jsme odkázáni na předvádění účinků odstředivé síly. Podle zákona akce a reakce jsou velikosti obou těchto sil stejné.

Pomůcky

Odstředivý stroj, doplňky pro kompenzaci odstředivé síly závažím a silou napnuté pružiny.

Postup

Do odstředivého stroje upevníme třmen s vodící tyčí pro kovový váleček (viz obr. 1). Váleček je přes kladku spojen vláknem se závažím. Zvyšujeme-li otáčky odstředivého stroje, posouvá se závaží po tyči směrem od osy otáčení a současně s tím se zvedá kovový váleček.
• Do odstředivého stroje lze také upevnit doplněk, kde je odstředivá síla kompenzována silou napnuté pružiny. V tomto případě jsou vlákny (vedenými přes kladku) dva kovové válečky připojeny k pružině.

Obr. 1 Kompenzace odstředivé síly závažím

Obr. 2 Odstředivý stroj

Závěr

Experimentem demonstrujeme kompenzaci odstředivé síly závažím nebo silou napnuté pružiny. Při demonstraci lze nalézt takovou frekvenci otáčení, při níž odstředivá síla zvedne závaží, resp. napne pružinu.

Použitá literatura a zdroje

• ŽOUŽELKA, J.: Praktikum školních pokusů z fyziky. vyd. Olomouc: Vydavatelství Univerzity Palackého, 1993, ISBN 80-7067-278-1.

Diskuze (0)

Fotogalerie (2)