Vid problem med cirkulär rörelse sönderdelas du ofta en kraft i en radiell kraft, F_r, som pekar mot rörelsens mitt och en tangentiell kraft, F_t, som pekar vinkelrätt mot F_r och tangentiellt till cirkuläret väg. Två exempel på dessa krafter är de som appliceras på föremål som är fastsatta vid en punkt och rörelse runt en kurva när friktionen är närvarande.

Objektet fastnat vid en punkt

Använd det faktum att om ett föremål är fastat vid en punkt och du applicerar en kraft F på ett avstånd R från stiftet i en vinkel θ relativt en linje till mitten, då F_r = R ∙ cos (θ) och F_t = F ∙ sin (θ).

Föreställ dig att en mekaniker trycker på slutet av en skiftnyckel med en kraft på 20 Newton. Från den position där hon arbetar måste hon applicera kraften i en vinkel på 120 grader i förhållande till skiftnyckeln.

Beräkna tangentiell kraft. F_t = 20 ∙ sin (120) = 17,3 Newton.

Moment

Använd det faktum att när du applicerar en kraft på avstånd R från var ett föremål är fastsatt är vridmomentet lika med τ = R ∙ F_t. Du kanske vet av erfarenhet att ju längre ut ur stiftet du trycker på en spak eller en skiftnyckel, desto lättare är det att få det att rotera. Tryck på ett större avstånd från stiftet innebär att du tillämpar ett större vridmoment.

Tänk på att en mekaniker trycker på slutet av en 0,3 meter lång momentnyckel för att applicera 9 Newton-vridmoment.

Beräkna tangentiell kraft. F_t = τ /R = 9 Newton-meter /0.3 meter = 30 Newton.

Icke-enhetlig cirkulär rörelse

Använd det faktum att den enda kraften som behövs för att hålla ett objekt i cirkulär rörelse vid en konstant hastighet är en centripetalkraft, F_c, som pekar mot mitten av cirkeln. Men om objektets hastighet ändras, måste det också finnas en kraft i rörelsens riktning, vilket är tangentiellt mot banan. Ett exempel på detta är kraften från en bils motor vilket gör att den snabbare när man går runt en kurva eller friktionskraften saktar det för att stoppa.

Tänk på att en förare tar sin fot av gaspedalen och låter en 2.500 kilo bilkust till ett stopp som börjar från en starthastighet på 15 meter /sekund, medan den styrs runt en cirkulär kurva med en radie på 25 meter. Bilen sträcker sig 30 meter och tar 45 sekunder att stoppa.

Beräkna accelerationen av bilen. Formeln som inkorporerar läget x (t) vid tid t som en funktion av utgångsläget x (0) är initialhastigheten v (0) och accelerationen a, x (t) - x ( 0) = v (0) ∙ t + 1/2 ∙ a ∙ t ^ 2. Anslut x (t) - x (0) = 30 meter, v (0) = 15 meter per sekund och t = 45 sekunder och lösa för tangentiell acceleration: a_t = -0,637 meter per sekund kvadrat. > Använd Newtons andra lag F = m ∙ a för att finna att friktionen måste ha tillämpat tangentiell kraft F_t = m ∙ a_t = 2.500 × (-0.637) = -1.593 Newton.