If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Եթե գտնվում ես վեբ զտիչի հետևում, խնդրում ենք համոզվել, որ *.kastatic.org և *.kasandbox.org տիրույթները հանված են արգելափակումից։

Հիմնական նյութ

Ինչ է կենտրոնաձիգ արագացումը

Սովորիր, թե ինչ է նշանակում կենտրոնաձիգ արագացում, ու թե ինչպես կարելի է այն հաշվել։

Ինչ է կենտրոնաձիգ արագացումը

Կարո՞ղ է արդյոք մարմինն արագացմամբ շարժվել, եթե նրա ճանապարհային արագությունը հաստատուն է։ Հըմ։ Շատերը կարծում են, որ այստեղ հակասություն կա, քանի որ մոռանում են, որ մարմնի շարժման ուղղության փոփոխությունները, եթե նույնիսկ մարմինը շարժվում է հաստատուն արագությամբ, արագացման պատճառ են:
Արագացումն արագության մեծության կամ ուղղության կամ էլ երկուսի փոփոխությունն է։ Հավասարաչափ շրջանագծային շարժման դեպքում արագության ուղղությունը անընդհատ փոխվում է, ուստի այս դեպքում, թեև արագության մեծությունը չի փոխվում, առկա է արագացում։ Դուք կարող էք զգալ այդ արագացումը, եթե փորձեք մեքենայով շրջադարձ կատարել և շարժվել հաստատուն արագությամբ, ապա կկատարեք հավասարաչափ շրջանագծային շարժում։ Այդ դեպքում գործ ունեք կողային արագացման հետ, քանի որ դուք և ձեր մեքենան փոխում եք շարժման ուղղությունը։ Որքան կտրուկ է կորը, և որքան ավելի մեծ է արագությունը, այնքան ավելի նկատելի կլինի արագացումը։ Այս բաժնում մենք կուսումնասիրենք արագացման մեծությունն ու ուղղությունը։
Ստորև բերված նկարում պատկերված է մի մարմին, որ շարժվում է շրջանաձև հետագծով հաստատուն արագությամբ։ Ակնթարթային արագության ուղղությունը ցույց է տրված հետագծի երկայնքով երկու կետերում: Արագացումն ուղղված է արագության փոփոխության ուղղությամբ, այսինքն՝ դեպի շրջանաձև հետագծի կենտրոնը: Այն նկարում ցույց է տրված վեկտորային գծապատկերով: Հավասարաչափ շրջանագծային շարժում կատարող մարմնի արագացումը, որ արդյունք է արտաքին համազոր ուժի ազդեցության, մենք անվանում ենք կենտրոնաձիգ արագացում՝ aկ․ կենտրոնաձիգ նշանակում է «դեպի կենտրոն» կամ «կենտրոն փնտրող»:
Ցույց են տրված մարմնի արագության ուղղությունները երկու տարբեր՝ B և C կետերում, իսկ արագության Δv փոփոխությունն ուղղված է դեպի կորի կենտրոնը։ Տեսնելու համար, թե ինչ է տեղի ունենում մեկ ակնթարթում, B և C կետերը պիտի լինեն իրար շատ մոտ, իսկ Δθ–ն՝ շատ փոքր։ Այդ դեպքում կտեսնենք, որ Δv–ի կետերն ուղղված են դեպի կորի կենտրոնը։
Քանի որ aկ=ΔvΔt, ուստի արագացումը նույնպես ուղղված է դեպի շրջանագծի կենտրոնը։ Քանի որ Δθ–ն շատ փոքր է, ուստի շատ կարճ ժամանակամիջոցի դեպքում աղեղի Δs երկարությունը հավասար է լարի Δr երկարությանը։ Նկարի աղբյուրը՝ Օփենստակս Ֆիզիկայի քոլեջ
Կենտրոնաձիգ արագացումն ուղղված է դեպի շրջանագծի կենտրոնը, բայց ի՞նչ կասեք դրա մեծության մասին։ Նկատենք, որ արագության վեկտորներով կազմված եռանկյունը և r շառավղով ու Δs–ով կազմված եռանկյունը նման են։ Երկու՝ ABC և PQR եռանկյունները երկու հավասար կողմերով եռանկյուններ են։ Արագության վեկտորներից կազմված եռանկյան երկու հավասար կողմերն են՝ v1=v2=v։ Օգտվելով հավասարակողմ եռանկյունների սահմանումից՝ ստանում ենք՝ Δvv=Δsr։
Արագացումը հավասար է ΔvΔt, ուստի նախ պիտի որոշենք Δv-ն․
Δv=vrΔs
Եթե հավասարման երկու կողմը բաժանենք Δt–ի վրա, կստանանք.
ΔvΔt=vrΔsΔt
Վերջապես՝ նկատելով, որ ΔvΔt=aկ, իսկ ΔsΔt=v գծային կամ տանգենցյալ արագությունն է, կենտրոնաձիգ արագացման մեծության համար կստանանք՝ aկ=v2r։
Սա r շառավղով և v արագությամբ շրջանագծային շարժում կատարող մարմնի արագացումն է։ Այսպիսով՝ ինչպես որ մենք նկատել ենք մեքենա վարելիս, կենտրոնաձիգ արագացումն ավելի մեծ է մեծ արագությունների և կտրուկ կորերի դեպքում, երբ շառավիղն ավելի փոքր է։ Բայց փոքր–ինչ զարմացնում է այն փաստը, որ aկ-ն ուղիղ համեմատական է արագության քառակուսուն, ինչը նշանակում է, որ, օրինակ, չորս անգամ ավելի դժվար է կորագիծ շարժում կատարել 100 կմ/ժ արագության դեպքում, քան 50 կմ/ժ արագության դեպքում։ Սուր անկյան դեպքում շառավիղը փոքր է, ուստի aկ–ն ավելի մեծ է կտրուկ շրջադարձների դեպքում։

Ինչ է ցենտրիֆուգը

Ցենտրիֆուգը պտտվող սարքավորում է, որ կիրառվում է տարբեր խտության նմուշներ առանձնացնելու համար։ Կենտրոնաձիգ մեծ արագացումը զգալիորեն նվազեցնում է տարանջատման ժամանակը և փոքր նմուշների միջոցով հնարավոր է դարձնում տարանջատումը: Ցենտրիֆուգներն օգտագործվում են գիտության և բժշկության մեջ, ինչպես նաև միաբջիջ սուսպենզիաների տարանջատման համար, ինչպիսիք են մանրէները, վիրուսները, և արյան բջիջները հեղուկ միջավայրից և մակրոմոլեկուլների տարանջատման համար, ինչպիսիք են ԴՆԹ-ն և սպիտակուցները լուծույթից տարանջատելը:
m զանգվածով մասնիկը պտտվում է ցենտրիֆուգում հաստատուն արագությամբ։ Այն պետք է շարժվի արագացմամբ՝ արագությանն ուղղահայաց, կամ կշարունակի կատարել ուղղագիծ շարժում։ Նկարի աղբյուրը՝ Օփենստակս Ֆիզիկայի քոլեջ
Ցենտրիֆուգները հաճախ գնահատվում են իրենց կենտրոնաձիգ արագացման տեսանկյունից՝ համեմատվելով ազատ անկման g արագության հետ․ առավելագույն կենտրոնաձիգ արագացում կարելի է ունենալ մի քանի հարյուր հազար g-ի դեպքում, ինչը հնարավոր է վակուումում: Մարդկային ցենտրիֆուգները՝ չափազանց մեծ ցենտրիֆուգները, օգտագործվել են տիեզերագնացների հանդուրժողականությունը ստուգելու համար ավելի մեծ արագացումների ազդեցության համար, քան Երկրի ծանրության ուժինն է:

Ինչ տեսք ունեն կենտրոնաձիգ արագացում ներառող լուծված օրինակները

Վարժություն 1․ Կորագիծ շարժում կատարող մեքենա

Որքա՞ն է ստորև պատկերված կորագիծ շարժում կատարող ավտոմեքենայի կենտրոնաձիգ արագացման մեծությունը, երբ վերջինիս հետագծի շառավիղը 500 մ է, արագությունը՝ 25 մ/վ՝ մոտավորապես 90 կմ/ժամ։ Համեմատեք արագացումն ազատ անկման արագացման հետ նուրբ կորի համար։
Նկարի աղբյուր՝ Օփենստակս Ֆիզիկայի քոլեջ

Վարժություն 2. Ուլտրացենտրիֆուգ

Հաշվեք ուլտրացենտրիֆուգի առանցքից 7,5 սմ հեռավորության վրա գտնվող կետի կենտրոնաձիգ արագացումը, երբ վերջինս պտտվում է 7,5104 պտույտ/վայրկյանում արագությամբ։

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Առայժմ հրապարակումներ չկան։
Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: