Sisu
Ümmarguse liikumisega seotud probleemides laguneb jõud sageli radiaalseks jõuks F_r, mis osutab liikumise keskpunkti, ja tangentsiaalseks jõuks F_t, mis on risti F_r-ga ja tangentsiaalne ringteega. Nendest jõududest on kaks näidet, mis rakendatakse punktile kinnitatud objektile ja liikumisele kõvera ümber, kui hõõrdumine on olemas.
Objekt on ühendatud ühes kohas
Kasutage seda, et kui objekt on kinnitatud mingisse punkti ja rakendate jõudu F kauguselt R nööbist nurga θ suhtes joonega keskpunkti, siis F_r = R ∙ cos (θ) ja F_t = F ∙ patt (θ).
Kujutage ette, et mehaanik surub mutrivõtme otsa jõuga 20 njuutoni. Alates tööasendist peab ta rakendama jõudu mutrivõtme suhtes 120 kraadi nurga all.
Arvutage puutuja jõud. F_t = 20 ∙ sin (120) = 17,3 njuutonit.
Pöördemoment
Kasutage asjaolu, et kui rakendate jõudu objekti kinnituskaugusele R kaugusel, on väändemoment võrdne τ = R ∙ F_t. Võite kogemusest teada, et mida kaugemale kangi või mutrivõtme nupust vajutate, seda lihtsam on seda pöörata. Tappist suurema vahemaa tagant surumine tähendab, et rakendate suuremat pöördemomenti.
Kujutage ette, et mehaanik surub 0,3 meetri pikkuse pöördemomendi mutrivõtme otsa, et rakendada 9 njuutonmeetrit pöördemomenti.
Arvutage puutuja jõud. F_t = τ / R = 9 njuutonmeetrit / 0,3 meetrit = 30 njuutonit.
Mitteühtlane ringliikumine
Kasutage asjaolu, et ainus jõud, mis on vajalik objekti ringikujuliseks liikumiseks püsikiirusel, on tsentripetaaljõud F_c, mis näitab ringi keskpunkti. Kuid kui objekti kiirus muutub, siis peab liikumissuunas olema ka jõud, mis on teega puutuv. Selle näiteks on auto mootorist tulenev jõud, mis põhjustab selle kurvis ringi liikudes kiirenemise või hõõrdejõu, mis aeglustab selle peatumist.
Kujutage ette, et juht võtab jala gaasipedaalilt maha ja laseb 2500-kilogrammise autoga rannikul peatumiseni algkiirusest 15 meetrit sekundis, juhtides seda samal ajal ümber 25-meetrise raadiusega ümmarguse kõvera. Auto liigub 30 meetrit ja peatumiseks kulub 45 sekundit.
Arvutage auto kiirendus. Valem, mis sisaldab asukohta x (t) ajahetkel t algpositsiooni x (0), algkiiruse v (0) ja kiirenduse a funktsioonina, on x (t) - x ( 0) = v (0) ∙ t + 1/2 ∙ a ∙ t ^ 2. Ühendage x (t) - x (0) = 30 meetrit, v (0) = 15 meetrit sekundis ja t = 45 sekundit ning lahendage tangentsiaalse kiirenduse jaoks: a_t = –0,637 meetrit sekundis ruudus.
Kasutage Newtoni teist seadust F = m ∙ a, et leida, et hõõrdumine peab olema rakendanud tangentsiaalse jõu F_t = m ∙ a_t = 2500 × (–0,637) = –1 593 njuutoni.