Mekaanisten järjestelmien pyörittämiseen liittyvien voimien ymmärtäminen on olennaista suunnittelun ja turvallisuuden kannalta. Tämä artikkeli tarjoaa selkeän, askel askeleelta suuntautuvan oppaan keskipako- ja keskipakovoimien laskemiseksi.

Perusasiat Centripetal ja Keskipakovoimat

Keskipakovoima on pyörivässä kehyksessä olevan esineen näkyvä ulkovoima. Molemmat voimat liittyvät toisiinsa, mutta toimivat vastakkaisiin suuntiin.

Centripetal Force -arvon laskeminen

Keskipakovoiman kaava (Fc) on:

]F[c = m × v2 / r]

jossa

  • m = kohteen massa
  • v = kohteen nopeus
  • r = ympyränmuotoisen reitin säde

Laskemiseksi, korvata tunnetut arvot kaava.

Keskipakovoiman laskeminen

Keskipakovoima lasketaan samojen parametrien perusteella, mutta se näkyy ulospäin pyörivässä kehyksessä.

]F[f = m × r × ω2[[]]

jossa

  • m = kohteen massa
  • r = ympyränmuotoisen reitin säde
  • ω = kulmanopeus radiaaneina sekunnissa

Kulmanopeus (ω) voidaan laskea lineaarisesta nopeudesta (v) käyttäen

ω = v / r

Esimerkkilaskenta

Kun otetaan huomioon 10 kg:n massa, joka liikkuu 20 m/s:n nopeudella ympyrässä, jonka säde on 5 metriä:

Lasketaan keskipakovoima:

F[c[] = 10 × 20[2 / 5 = 10 × 400 / 5 = 800 N

Laske kulmanopeus:

ω = 20 / 5 = 4 rad/s

Lasketaan keskipakovoima:

F[cf = 10 × 5 × 4[2 = 10 × 5 × 16 = 800 N