Công cụ này làm được gì
Công cụ này tính lực ly tâm và vận tốc tiếp tuyến (vận tốc dài) của một vật chuyển động tròn. Bạn chỉ cần nhập khối lượng của vật đang quay, bán kính quỹ đạo và tốc độ quay; công cụ sẽ trả về lực tính bằng newton (N) và kilôgam-lực (kgf), cùng vận tốc tiếp tuyến theo m/s và km/h. Đây là bài toán cơ học SI phổ quát, áp dụng được ở mọi nơi và không phụ thuộc vào quy định riêng của bất kỳ quốc gia nào.
Cách sử dụng
Bạn có thể chọn đơn vị linh hoạt khi nhập liệu. Khối lượng có thể nhập theo kilôgam hoặc gam; bán kính nhập theo mét, xentimét hoặc milimét. Với tốc độ quay, hãy chọn cách biểu diễn phù hợp với con số của bạn: số vòng mỗi giây (rps), số vòng mỗi phút (rpm) hoặc radian mỗi giây (rad/s). Trước khi tính toán, máy sẽ tự động quy đổi mọi giá trị về hệ SI.
Giải thích công thức
Trước tiên, tốc độ quay được quy về vận tốc góc omega (rad/s): với rps, \(\omega = 2\pi n\); với rpm, \(\omega = 2\pi n / 60\); với rad/s, \(\omega = n\). Sau đó, vận tốc tiếp tuyến là \(v = \omega \times r\), còn độ lớn lực ly tâm là $$F = m \times r \times \omega^{2}$$ (tương đương \(F = m v^{2} / r\)). Lực tính bằng kgf là \(F / 9{,}80665\) (dùng gia tốc trọng trường chuẩn), và tốc độ tính bằng km/h là \(v \times 3{,}6\).
Ví dụ minh họa: ném búa
Xét một quả búa nặng 7,26 kg được quay ở bán kính 2 m với tốc độ 2 vòng mỗi giây. Khi đó \(\omega = 2\pi \times 2 \approx 12{,}566\ \text{rad/s}\). Vận tốc tiếp tuyến $$v = 12{,}566 \times 2 \approx 25{,}13\ \text{m/s} \approx 90{,}48\ \text{km/h}.$$ Lực ly tâm $$F = 7{,}26 \times 2 \times 12{,}566^{2} \approx 2292{,}9\ \text{N},$$ tức khoảng 233,8 kgf — gấp hơn 30 lần chính trọng lượng của quả búa.
Câu hỏi thường gặp
Lực ly tâm có giống lực hướng tâm không? Hai lực này có cùng độ lớn là \(m r \omega^{2}\). Lực hướng tâm hướng vào tâm (đây là lực thực giữ vật chuyển động trên quỹ đạo tròn); còn lực ly tâm là lực "ảo" hướng ra ngoài mà ta cảm nhận được khi đứng trong hệ quy chiếu đang quay.
Nếu bán kính bằng 0 thì sao? Vật nằm đúng tại tâm sẽ có \(v = 0\) và \(F = 0\); kết quả trả về là 0 chứ không phải lỗi.
Vì sao lại biểu diễn lực bằng kgf? Kilôgam-lực rất trực quan khi so sánh với trọng lượng: 1 kgf là lực hấp dẫn tác dụng lên 1 kg, nên giá trị kgf cho bạn biết lực ấy bằng bao nhiêu lần trọng lượng của một kilôgam.
