האצה טנגנציאלית לעומת האצה צנטריפטלית
האצה היא קצב השינוי של המהירות, וכאשר היא מבטאת באמצעות חשבון, היא נגזרת הזמן של המהירות. תאוצה טנגנציאלית ותאוצה צנטריפטית הם מרכיבים של האצה עבור חלקיק או גוף קשיח בתנועה מעגלית.
האצה טנגנציאלית
שקול חלקיק נע לאורך נתיב כפי שמוצג בתרשים. במקרה הנחשב, החלקיק נמצא בתנועה זוויתית, ומהירות החלקיק משיקית לנתיב.
קצב השינוי של המהירות המשיקית מוגדר כתאוצה המשיקית, והוא מסומן ב-t.
at =dvt/dt
עם זאת, זה לא לוקח בחשבון את התאוצה הכוללת של החלקיק. לפי החוק הראשון של ניוטון, כדי שחלקיק יחרוג מהנתיב המשוריין ויפנה, חייב להיות כוח נוסף; מכאן שאנו יכולים להסיק שחייב להיות רכיב תאוצה המכוון בניצב לרכיב התאוצה המשיקית, כלומר לכיוון הנקודה O במופע המוצג. רכיב תאוצה זה ידוע בתור התאוצה הרגילה, והוא מסומן ב-n.
an =vt2/r
אם ut ו-un הם וקטור היחידות בכיוון המשיק והנורמלי, ניתן לתת את התאוצה המתקבלת על ידי הביטוי הבא.
a=atut + anun=(dvt/dt) ut + (vt 2/r) un
תאוצה צנטריפוטלית
עכשיו קחו בחשבון שהכוח שמשרה את התאוצה הרגילה הוא קבוע. במקרה זה, החלקיק נכנס למסלול מעגלי עם רדיוס r. זהו מקרה מיוחד בתנועה זוויתית, והתאוצה הרגילה ניתנת למונח תאוצה צנטריפטית. הכוח המניע את התנועה המעגלית ידוע ככוח הצנטריפטלי.
התאוצה הצנטריפטית ניתנת גם על ידי הביטוי לעיל, אך ניתן להשתמש ביחסי זווית במהירות ובתאוצה כדי לתת אותה במונחים של המהירות הזוויתית.
לכן, ac =vt2/r=-rω 2
(סימן שלילי מציין שהתאוצה הצביעה בכיוון ההפוך לווקטור הרדיוס)
ניתן לקבל את התאוצה נטו על ידי התוצאה של שני הרכיבים ac ו-at.
מה ההבדל בין האצה טנגנציאלית להאצה צנטריפטלית?
• תאוצות טנגנציאליות וצנטריפטליות הן שני מרכיבים של האצה של חלקיק/גוף בתנועה מעגלית.
• התאוצה המשיקית היא קצב השינוי של המהירות המשיקית, והיא תמיד משיקית לנתיב המעגלי, ונורמלי לוקטור הרדיוס.
• תאוצה צנטריפטית מופנית לכיוון מרכז המעגל, ומרכיב התאוצה הזה הוא הגורם העיקרי ששומר על החלקיק בנתיב המעגלי.
• עבור חלקיק בתנועה מעגלית, וקטור התאוצה נמצא תמיד בתוך הנתיב המעגלי.
