Daya Sentripetal
Apa sahaja yang bergerak dalam satu bulatan sentiasa mengubah arah, dan perubahan itu memerlukan satu daya menghala ke pusat bulatan. Tanpa tarikan ke dalam ini, objek terbang lurus keluar dan bukannya melengkung -- ia hanya meneruskan perjalanannya mengikut hukum pertama Newton.
Formula
a = v² / r
- a — pecutan sentripetal (m/s²): betapa pantas arah objek berubah ke arah pusat
- v — laju (m/s): betapa pantas objek bergerak sepanjang laluan membulat itu
- r — jejari (m): jarak daripada objek ke pusat bulatan
Contoh penyelesaian
Satu objek bergerak dalam bulatan berjejari 2 meter pada laju 4 meter per saat. Berapakah pecutan sentripetalnya?
- v = 4 m/s
- r = 2 m
- a = v² / r
- a = (4 m/s)² / 2 m
a = 8 m/s²
Uji diri anda
Objek yang sama kini mengelilingi pada 8 meter per saat, masih pada jejari 2 meter. Berapakah pecutan sentripetalnya?
- 16 m/s²
- 8 m/s²
- Jawapan betul: 32 m/s²
Betul! Laju dikuadratkan, jadi menggandakannya menyukukan pecutan: 8² ÷ 2 = 32 m/s².
Kekalkan laju pada 4 meter per saat, tetapi gandakan jejari kepada 4 meter. Apa yang berlaku pada pecutan?
- Jawapan betul: 4 m/s²
- 16 m/s²
- 8 m/s²
Tepat -- a = v² / r: 4² ÷ 4 = 4 m/s². Menggandakan jejari memotong pecutan kepada separuh.
Di mana anda melihat ini
Kereta membelok memerlukan geseran antara tayarnya dan jalan menariknya ke arah pusat lengkungan, atau ia tergelincir keluar; baldi air yang dilayangkan kekal di dalam kerana bahagian bawah baldi menolaknya ke arah tangan anda; satelit mengorbit kerana graviti sentiasa jatuh mereka ke arah Bumi -- setiap satu hukum yang sama bekerja.
Kesilapan biasa
Daya sentripetal selalu digambarkan sebagai satu daya sebenar dan berasingan yang menolak keluar -- tiada daya "sentrifugal" luaran yang bertindak pada objek itu sendiri; yang keluar hanyalah kecenderungan objek meneruskan garis lurus, dan daya sebenar yang menghalangnya ialah daya ke dalam. Dan semakin laju objek, semakin kuat tarikan ke dalam yang diperlukan -- a = v²/r bermakna menggandakan laju menyukakan daya yang diperlukan.
Bagaimana ia bersambung
Ini hukum kedua Newton sekali lagi, diterapkan pada objek yang pecutannya sentiasa menghala ke satu pusat dan bukannya sepanjang arah perjalanannya. Graviti semesta, seterusnya, membekalkan daya sentripetal ini untuk orbit -- puncak penyatuan mekanik.