Пружина вращается в равномерном круговом движении

Почему пружина растягивается при равномерном круговом движении?

введите описание изображения здесь

Горизонтальный стержень, содержащий невесомую пружину (жесткость = k) и брусок массы m, равномерно вращается вокруг точки P.

введите описание изображения здесь

Эта центростремительная сила обеспечивается упругой (восстанавливающей) силой растянутой пружины, которая равна «kx» , где x — удлинение пружины по сравнению с исходным положением.

Все выглядит очень аккуратно очень прилично.

Я перечисляю проблему с точки зрения двух систем отсчета.

1. Вращающаяся рама (вид со стороны стержня).

Если смотреть со стороны стержня, наружу действует центробежная сила. Это заставит блок двигаться вправо и, следовательно, растянуть пружину. Центробежная сила будет уравновешена силой пружины, действующей влево. Кажется, все в порядке.

2. Инерционная рама (земля)

Я не могу понять, почему пружина растягивается в первую очередь? Нет причин, по которым пружина должна растягиваться. Сила, действующая на блок в направлении наружу, отсутствует. При вращении бруска действует центростремительная сила. Но эта сила направлена ​​к центру. Так пружина должна сжиматься???

Ответы (1)

Чтобы блок двигался по кругу, должна существовать центростремительная сила (как вы сказали) — что-то должно постоянно тянуть блок к центру круга, если он должен двигаться по кругу. То, что делает натяжение в этом случае, это пружина. (Другими словами, источником центростремительной силы является пружина. Без пружины центростремительная сила отсутствует, при условии отсутствия трения между блоком и стержнем.)

Если это непонятно, представьте, что было бы, если бы пружина не была прикреплена к блоку. Когда стержень начнет вращаться, брусок вскоре соскользнет с конца стержня, потому что из Первого закона Ньютона мы знаем, что брусок будет пытаться двигаться по прямой линии, если мы не приложим силу, чтобы изменить его направление. Однако, если пружина прикреплена к блоку, когда блок пытается двигаться прямо и соскальзывать с конца стержня, пружина растягивается и прикладывает силу к центру круга. Это предотвратит падение блока с конца стержня.

Пружина вращается в равномерном круговом движении
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v