Mi az a központi erő?

A központi erő egy olyan erővel és nagysággal rendelkező erő, amely csak egy tárgy központjától és a központtól a másik ponttól a távolságtól függ.A központi erő cselekedeteknek az objektum központját a másik ponthoz csatlakoztatva a vonal mentén kell lennie, míg az erő nagysága csak a kettő távolságától vagy sugaratól függ.A központi erőkre példa található a gravitációs erőben, az elektrosztatikus erőben és a rugóból származó erőben.Csak két típusú központi erők eredményezhetik az orbitális mozgást: gravitációs erő és analóg erő.

Newton univerzális gravitációs törvénye kimondja, hogy a két tárgy közötti gravitációs erő mindig egymás felé irányul.Ezenkívül az erő nagysága fordítottan arányos az objektumok és mdash közötti távolság négyzetével; más szavakkal, a tárgyak közötti távolság megduplázása csak egy negyedik erővel jár, mint az erős.Ha az egyik objektum sokkal masszívabb, mint a másik, az elrendezés megfelel a központi erő kritériumainak.

Analóg központi erő az elektrosztatikus erő az elektromos töltésű részecskék között.A gravitációs erőhez hasonlóan az elektrosztatikus erő fordítottan arányos a két részecske közötti távolság négyzetével.A gravitációval ellentétben azonban az elektrosztatikus kölcsönhatások arányosak a töltésük termékével, nem pedig tömegükkel.Hajlamosak is dominálni nagyon kicsi skálán.Matematikai szempontból azonban a gravitációs erő és az elektrosztatikus erő nagysága egyaránt követi a inverz-négyzet törvényt.A rugó által előállított erő arányos azzal a távolsággal, amelyben a rugó az egyensúlyi hosszától meghosszabbodik.Ha egy rugót az egyensúlyi hosszúságától kétszer a távolságra nyújt, vonzó erőt eredményez kétszer olyan erős.Az ilyen viselkedést Hooke törvénye néven ismerték, és nemcsak a rugókban, hanem bármilyen lineárisan rugalmas anyagban és mdash -ban is látható, beleértve a legtöbb szilárd fémet.Ha egy rugót vagy megfelelő anyagot egy középpontban rögzítenek, akkor az is megfelelhet a központi erő kritériumainak.

Noha az objektumok vagy a részecskék közötti távolság növelése nagyon eltérő hatással van az inverz-négyzet törvény által szabályozott rendszerekben a Hooke törvényével szemben, mindkét központi erő zárt orbitális mozgást eredményez.A bolygók gravitációja miatt keringnek a napra, amely egy központi erő, amely az inverz négyzet törvénynek vannak kitéve.Hasonlóképpen, a töltött részecskék az elektrosztatikus erő miatt ellentétesen töltésű központot tudnak keringni.Valamivel kevésbé ismert tény az, hogy egy központilag rögzített rugó, ha más erők elhanyagolhatóak, egy tárgyat a központ pályájához okozhatnak.Az egyszerű harmonikus mozgás az egyik ilyen példa, amely csak egy dimenzió mentén mozog.