牛顿53、匀速圆周运动公式解析,实验验证向心力公式
(匀速圆周运动)公式解析
…公:见《欧几里得1》…
(…《欧几里得》:小说名…)
…式、公式:见《欧几里得132》…
…解、析、解析:见《欧几里得36》…
计算公式
1、v(线速度)=ΔS/Δt=2πr/T=ωr=2πrn(S代表弧长,t代表时间,r代表半径,n代表转速)
…速、度、速度:见《伽利略3》…
…△:第4个希腊字母 。大写Δ,小写δ 。音标/’delt?/,英文delta,汉语名称得尔塔/德尔塔 。表示变化量…
…ω:第23个希腊字母 。大写Ω,小写ω 。音标/’??m?g?/,英文omega,汉语名称奥米伽/欧米伽 。表示欧姆,角速度、角频率(与圆周运动相关)…
2、ω(角速度)=Δθ/Δt=2π/T=2πn(θ表示角度或者弧度)
…θ:第8个希腊字母 。大写Θ,小写θ 。音标/’θi:t?/,英文theta,汉语名称西塔 。表示温度、角度…
3、T(周期)=2πr/v=2π/ω=1/n
4、n(转速)=1/T=v/2πr=ω/2π
5、Fn(向心力)=mrω^2=mv^2/r=mr4π^2/T^2=mr4π^2n^2
…^:乘方…
…ω^2:ω的平方…
…Fn(向心力)=mrω^2=mv^2/r=mr4π^2/T^2=mr4π^2n^2:Fn(向心力)=ma(向心加速度)
∵ a(向心加速度)=v^2/r (见《牛顿49~52》)
∴ Fn(向心力)=mv^2/r (1)
把v(线速度)=ωr带入(1)式得Fn(向心力)=mrω^2
把v(线速度)=2πr/T带入(1)式得Fn(向心力)=mr4π^2/T^2
把v(线速度)=2πrn带入(1)式得Fn(向心力)=mr4π^2n^2…
6、an(向心加速度)=rω^2=v^2/r=r4π^2/T^2=r4π^2n^2
…加、加速度:见《伽利略3、4》…
向心力公式的推导
…向、向心力:见《牛顿20、21》…
…推、导、推导:见《欧几里得7》…
用实验验证向心力公式
…实、验、实验:见《欧几里得11》…
…验、证、验证:见《欧几里得12》…
测定匀速圆周运动向心力的实验仪器种类非常多,它们不仅能定性验证,而且也能定量测定 。
验证的基本步骤是:
首先,在确定转速(n)、圆周半径(r)都恒定的前提下,验证向心力与质量(m)是不是正比关系 。
…质、量、质量:见《伽利略5》…
…正:见《欧几里得13》…
…比:见《欧几里得27》…
…正比:见《牛顿18》…
…关、系、关系:见《欧几里得75》…
用来作对比实验的两物体要经过严格配重,并且用天平测量出两球的质量一个是另一个的一半 。
实验显示:测力计所示的向心力随着作圆周运动物体质量的加倍而加倍,这就证明了向心力与物体质量的正比关系 。
…证、明、证明:见《欧几里得6》…
其次,在保持质量(m)、运动半径(r)都恒定的情况下 。由于角速度(ω)与转速(n)是正比关系,所以我们只需验证向心力与转速的平方是不是正比关系 。
实验时,转速增加到 2倍,从测力计上可以看出,在允许的误差范围内,向心力增加到 4 倍 。验证了向心力跟角速度的平方成正比 。
最后,在保持质量(m)、角速度(或转速)都不变的前提下,验证物体进行圆周运动时的向心力与圆周的半径是不是正比关系 。
实验时,使运动半径增加到2倍,转动后,从测力计上可以看出向心力也增加到2倍 。说明向心力(F)与半径(r)成正比 。
物理介绍
描述匀速圆周运动快慢的物理量:
线速度v
①意义:描述质点沿圆弧运动的快慢的物理量 。线速度越大,质点沿圆弧运动越快 。
…意、义、意义:见《欧几里得26》…
…质、点、质点:见《牛顿4、5》…
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