Comprendre les forces en jeu
1. Force centripète: Pour qu'un objet se déplace dans un cercle, il doit y avoir une force le tirant constamment vers le centre du cercle. Cette force est appelée la force centripète.
2. Tension au printemps: Dans notre configuration, le printemps fournit la force centripète. Au fur et à mesure que la masse tourne, le ressort s'étire, créant des tensions. Cette force de tension agit comme la force centripète, gardant la masse en mouvement en cercle.
comment le ressort s'étire
* la deuxième loi de Newton: La quantité d'étirement au printemps est directement liée à la tension qu'elle subit. Ceci est régi par la deuxième loi de Newton (F =MA) où:
* f: La force est la tension au printemps.
* m: La masse attachée au printemps.
* a: L'accélération de la masse, qui est l'accélération centripète (a =v ^ 2 / r, où v est la vitesse et r est le rayon du cercle).
* Loi de Hooke: Le printemps lui-même obéit à la loi de Hooke, qui stipule que la force exercée par un ressort est proportionnelle à son déplacement de sa position d'équilibre:
* f =-kx
* k: La constante de ressort (une mesure de la rigidité du ressort).
* x: Le déplacement (étirement) du printemps.
le rassembler
1. exigence de force centripète: La masse rotative a besoin d'une force centripète pour maintenir son mouvement circulaire.
2. Tension de ressort: Le printemps fournit cette force centripète par sa tension.
3. Loi de Hooke: Pour générer la tension nécessaire, le ressort doit s'étirer.
4. Étirement et tension: Plus le ressort s'étend (x), plus la tension (f) elle exerce, ce qui lui permet de fournir la force centripète requise.
En substance, le ressort s'étire car il doit créer suffisamment de tension pour tirer la masse vers le centre du cercle, satisfaisant ainsi l'exigence de force centripète pour le mouvement circulaire.
