Движение по окружности - какие силы куда что двигают?

[Mr. Demetrius]

Значит, центрифуга в горизональной плоскости. Крутится. На тело какие силы действуют? Из-за центростремительного ускорения на него действует центростремительная сила - тянет к центру. Но при достижении определённой скорости тело начнёт улетать с центрифуги! Я не понимаю почему: центростремительная сила тянет к центру, а тело улетает от центра... Или на него действует какая-то сила от центра? Если да, то какая? И почему по достижении определённой скорости эта какая-то сила становится больше центростремительной и выкидывает тело?

[Comanchero]

Действуют сила реакциия опоры(стенки центрифуги) и всё... Второй закон Ньютона для движения тела по окружности $m\frac{v^2}{R}=m \omega^2R=F_{opora}$-проекция на радиальную ось..

[Mr. Demetrius]

Так а улетает почему???

[Comanchero]

Потому что вектор скорости тела направлен по касательной к окружности...

[t3rmin41]

Сила трения покоя его удерживает на плоскости (Hа диске. Ведь вращающаяся горизонтальная окружность - это диск :] или кольцо).
Я даже могу вам сказать, когда улетит тело с диска: сила трения покоя уравновешивается центростремительной силой, которые по модулю равны:
$F_c=F_{fr}$ fr - от friction

$\frac{mv^2}{R}=\mu mg; v^2=\mu gR; v=\sqrt{\mu gR$

когда $v>\sqrt{\mu gR$, тело начнёт двигаться с диска, а так как скорость тела направлена по касательной к диску, то в тот момент как оно перестанет касаться с диском, перестанет с ним взаимодействовать, нет взаимодействия - значит, тело движется по прямой линии с постоянной скоростью (1-ый закон Ньютона)

[Mr. Demetrius]

Сила, действующая на тело движет его к оси вращения. А вылетает тело в противоположную сторону. Почему?

[t3rmin41]

Нет, тело вылетает не в противоположную сторону. Возьмите компакт-диск, положите на него там не знаю, колпачок от ручки и крутаните на пальце. Смотрите за колпачком. Вы увидите (если конечно, ровно держите диск. Я вот один раз неровно держал), что колпачок слетев, движется прямолинейно (ну, конечно это громко сказано, но он не отлетает в противоположную сторону это точно). Скажем так: сила трения покоя как раз и направлена от центра диска, тогда как центростремительная - к центру. Пока они друг друга уравновешивают, тело лежит на диске.

[Mr. Demetrius]

Так какая сила выносит тело? Трения или центростремительная? Если первая, то как она может стать больше центростремительной???

[ewert]

Mr. Demetrius в сообщении #244445 писал(а):

Но при достижении определённой скорости тело начнёт улетать с центрифуги! Я не понимаю почему: центростремительная сила тянет к центру, а тело улетает от центра...

Да просто потому, что Вы перепутали знаки. Это центростремительное ускорение направлено к центру, а центробежная сила (центростремительной не бывает) -- ровно наоборот.

[t3rmin41]

Давайте сначала.

На колпачок действует сила, пока он крутится на диске - центростремительная сила. Если тело движется не по прямой линии - у него есть ускорение автоматически. Потому что скорость - величина, характеризуемая вектором, а не только модулем. Например, Bugatti Veyron за 2,5 секунды развил скорость с нуля до 100 км/ч. Изменился модуль скорости, но направление не изменялось - авто двигалось по прямой. Тут обычное ускорение, из-за возрастания модуля скорости. А есть ускорение, когда модуль не меняется, но меняется направление скорости (при повороте например). Это и есть центростремительное ускорение. Так же может быть суперпозиция этих двух ускорений - например, при разгоне диска.
Теперь вернёмся к колпачку. Раз на колпачок со стороны диска действует центростремительная сила, то по 3-ему закону Ньютона и колпачок должен действовать на диск силой, равной по модулю и противоположной по направлению. $\vec{F_c}=-\vec{F_{fr}}$
Но когда $v>\sqrt{\mu gR$, то $F_c>F_{fr}$. Тело начинает двигаться от центра диска. Если тело было на самом краю - соскользнёт и полетит прямо, если нет - то будет как раз суперпозиция ускорений (центростремительное+отрицательное ускорение из-за трения).

Резюмируя, можно сказать, что центростремительная сила "выносит" колпачок с диска, хотя конечно, она не придаёт никакого ускорения телу.

[ewert]

t3rmin41 в сообщении #244586 писал(а):

На колпачок действует сила, пока он крутится на диске - центростремительная сила.

Истчо раз: центростремительной силы -- не существует.

[t3rmin41]

Цитата:

Это центростремительное ускорение направлено к центру, а центробежная сила (центростремительной не бывает) -- ровно наоборот.

Что-то не пойму. Если материальная точка имеет массу и движется по окружности, то имеет по вашим словам, центростремительное ускорение. А теперь умножим массу на это ускорение - получим центростремительную силу. Или если умножим на массу, знак силы поменяется, что ли? Ведь нет, не поменяется.

[ewert]

t3rmin41 в сообщении #244588 писал(а):

Что-то не пойму. Если материальная точка имеет массу и движется по окружности, то имеет по вашим словам, центростремительное ускорение. А теперь умножим массу на это ускорение - получим центростремительную силу. Или если умножим на массу, знак силы поменяется, что ли? Ведь нет, не поменяется.

Прочитайте что-нибудь про неинерциальные системы отсчёта. Если та система движется с некоторым ускорением (в Вашем случае -- центростремительным), то внутри неё действует некоторая (фиктивная) инерциальная сила, направленная противоположно ускорению.

[t3rmin41]

ewert в сообщении #244590 писал(а):

Прочитайте что-нибудь про неинерциальные системы отсчёта. Если та система движется с некоторым ускорением (в Вашем случае -- центростремительным), то внутри неё действует некоторая (фиктивная) инерциальная сила, направленная противоположно ускорению.

По-моему, нам тут совсем необязательно переходить в систему, которая движется с ускорением. Я честно говоря не вижу большой разницы, где мы возьмём противоположный знак - у центробежной силы, или у силы трения.

Если рассматриваем с НИСО, связанной с наблюдателем,

$\vec{F_c}=-\vec{F_{fr}}$
$F_c=F_{fr}$

В НИСО, связанной с телом

$-\vec{F_c}=\vec{F_{fr}}$
$F_c=F_{fr}$

Разве не так?

[ewert]

t3rmin41 в сообщении #244596 писал(а):

нам тут совсем необязательно переходить в систему, которая движется с ускорением.

Не хотите -- не переходите. Хозяин -- барин; никто никого не неволит. Но коли Вам уж захочется заговорить о некоей таинственной "центростремительной силе" -- так уж будьте любезны перейти. Притом корректно, с правильными знаками.