Центробежная сила

Абсолютное и относительное вращение

Идея центробежной силы тесно связана с понятием абсолютного вращения . В 1707 году ирландский епископ Джордж Беркли оспорил понятие абсолютного пространства , заявив, что «движение нельзя понять иначе, как в отношении нашего или какого-либо другого тела». При рассмотрении одинокого шара все формы движения, равномерные и ускоренные, ненаблюдаемы в пустой вселенной. Этой концепции в наше время развил Эрнст Мах . Для отдельного тела в пустой Вселенной движение любого вида немыслимо. Поскольку вращения не существует, центробежной силы не существует. Конечно, добавление крупинки материи только для того, чтобы установить систему отсчета, не может вызвать внезапное появление центробежной силы, поэтому это должно быть связано с вращением относительно всей массы Вселенной. Современная точка зрения состоит в том, что центробежная сила действительно является индикатором вращения, но относительно тех систем отсчета, которые демонстрируют простейшие законы физики. Так, например, если мы задаемся вопросом, с какой скоростью вращается наша галактика, мы можем создать модель галактики, в которой ее вращение играет роль. Скорость вращения в этой модели, которая заставляет наблюдения (например) плоской галактики лучше всего согласовываться с физическими законами, которые мы знаем, является наилучшей оценкой скорости вращения (при условии, что другие наблюдения согласуются с этой оценкой, например, изотропия фонового излучения Вселенной ).

Мастер-класс по построению выкройки платья-комбинации

В предыдущих пунктах мы изучали технологию, которая больше подходит новичкам. Но если читатель хочет работать, как профессиональные раскройщицы и швея следует действовать иначе. Для читателей, которые предпочитают конкретику, мы подготовили выкройку платья комбинации из «Бурда» — любимого журнала всех рукодельниц.

Но если читатель лучше усваивает информацию, когда непосредственно наблюдает за всем процессом, предлагаем подробный видео мастер-класс. В нем опытная рукодельница рассказывает о том, как раскроить и сшить комбинацию. По аналогии можно выполнить сорочку, сарафан или модные изделия, которое мы изучали текущий статьи. Главное, правильно подобрать материал.

Технология пошива изучаемого изделия довольно проста

Однако читателю важно следовать мастер-классу, предложенному в статье. И тогда удастся самостоятельно создать действительно эффектную и стильную вещь

Примечания

Вне контекста физики/механики/математики, например, в философии, публицистике или художественной литературе, а также иногда и в разговорной речи, слова центробежная сила могут нередко употребляться просто как обозначение некоего влияния, направленного прочь от некоторого «центра»; в таком употреблении это может быть никак не связано не только с каким-либо вращением, но и с понятием силы, как оно употребляется в физике.
С. Э. Хайкин. Силы инерции и невесомость. М.,1967 г. Издательство «Наука». Главная редакция физико-математической литературы.
Воспользуемся формулой центростремительного ускорения.
↑
↑ Ньютон И. Математические начала натуральной философии. Пер. и прим. А. Н. Крылова. М.: Наука, 1989
Ключевым в этой формулировке является утверждение о наличии у предметов материального мира неких волевых качеств, что было в начале формирования научных представлений об окружающем мире весьма распространённым способом обобщения результатов наблюдения за явлениями природы и выяснения свойственных ей общих закономерностей . Примером такого анималистического представления о природе являлся бытовавший в натурфилософии принцип: «Природа боится пустоты», от которого пришлось отказаться после эксперимента Торричелли (Торричеллиева пустота)
В связи с этим Максвелл заметил, что, с таким же успехом можно было бы сказать, что кофе сопротивляется тому, чтобы стать сладким, апеллируя к тому, что он становится сладким не сам по себе, а лишь после того, что в него положен сахар.
С. Э. Хайкин. Силы инерции и невесомость. М.: «Наука», 1967 г.
При этом в каждый малый момент времени каждое из тел будет приближаться к центру на такое расстояние, какое равно разности расстояний между его траекторией и касательной в точке наблюдения. Иными словами, тела падают друг на друга, но всегда промахиваются.

Гюйгенс, Лейбниц, Ньютон и Гук

Ранние научные представления о центробежной силе основывались на интуитивном восприятии , а круговое движение считалось более «естественным», чем прямолинейное . По словам Доменико Бертолони-Мели:

Для Гюйгенса и Ньютона центробежная сила была результатом криволинейного движения тела; следовательно, он находится в природе, в объекте исследования. Согласно более поздней формулировке классической механики, центробежная сила зависит от выбора того, как можно удобно представить явления. Следовательно, он не находится в природе, а является результатом выбора наблюдателя. В первом случае математическая формулировка отражает центробежную силу; во втором он его создает.

Христиан Гюйгенс ввел термин «центробежная сила» в его 1659 De Vi Centrifuga и написал об этом в своем 1673 Horologium Oscillatorium на маятниках . В 1676–77 Исаак Ньютон объединил законы движения планет Кеплера с идеями Гюйгенса и обнаружил

Ньютон ввел термин « центростремительная сила » ( vis centripeta ) в своих обсуждениях гравитации в его De motu corporum in gyrum , рукописи 1684 года, которую он послал Эдмонду Галлею .

Готфрид Лейбниц в рамках своей « теории солнечного вихря » задумал центробежную силу как реальную внешнюю силу, которая вызвана циркуляцией тела, на которое действует сила. Центробежная сила, обратная закону куба, появляется в уравнении, представляющем планетные орбиты , в том числе некруговые, как описал Лейбниц в своей книге Tentamen de motuum coelestium causis 1689 года . Уравнение Лейбница до сих пор используется для решения планетарных орбитальных задач, хотя его теория солнечного вихря больше не используется в качестве основы.

Лейбниц вывел уравнение для планетных орбит, в котором центробежная сила проявляется как внешняя обратная сила закона куба в радиальном направлении:

р¨знак равно-kр2+л2р3{\ displaystyle {\ ddot {r}} = — k / r ^ {2} + l ^ {2} / r ^ {3}}.

Сам Ньютон, похоже, ранее поддерживал подход, аналогичный подходу Лейбница. Позднее Ньютон в своих « Началах» существенно ограничил описание динамики движения планет системой отсчета, в которой зафиксирована точка притяжения. В этом описании центробежная сила Лейбница не требовалась и была заменена только постоянно направленными внутрь силами к фиксированной точке. Ньютон возражал против уравнения Лейбница на том основании, что оно позволяет центробежной силе иметь значение, отличное от центростремительной силы, аргументируя это на основе своего третьего закона движения , что центробежная сила и центростремительная сила должны составлять равное и противоположное значение. пара действие-реакция. В этом, однако, Ньютон ошибся, поскольку реактивная центробежная сила, требуемая третьим законом движения, представляет собой совершенно отдельное понятие от центробежной силы уравнения Лейбница.

Гюйгенс, который был вместе с Лейбницем, неокартезианцем и критиком Ньютона, пришел к выводу после долгой переписки, что работы Лейбница по небесной механике не имеют смысла и что его обращение к гармоническому вихрю является логически избыточным, поскольку радиальное уравнение Лейбница движение тривиально следует из законов Ньютона. Даже самые ярые современные защитники убедительности идей Лейбница признают, что его гармонический вихрь как основа центробежной силы был динамически излишним.

Было высказано предположение, что идея кругового движения, вызываемого единственной силой, была представлена Ньютону Робертом Гук .

Ньютон описал роль центробежной силы на высоте океанов около экватора в :

Эффект центробежной силы в противодействии силе тяжести, как и в случае такого поведения приливов, привел к тому, что центробежную силу иногда называют «ложной гравитацией», «имитацией гравитации» или «квазигравитацией».

Приложения

Работа многочисленных обычных вращающихся механических систем легче всего описать с точки зрения центробежной силы. Например:

Центробежный регулятор регулирует скорость двигателя с помощью прядильных масс , которые перемещаются в радиальном направлении, регулируя дроссель , поскольку двигатель изменяет скорость. В системе отсчета вращающихся масс центробежная сила вызывает радиальное движение.
Центробежная муфта используется в небольших устройствах с питанием от двигателя , таких как цепные пилы, карт и модели вертолетов. Он позволяет двигателю запускаться и работать на холостом ходу, не приводя в движение устройство, но автоматически и плавно включает привод по мере увеличения частоты вращения двигателя. используемые в скалолазании, и используемые во многих автомобильных ремнях безопасности, работают по тому же принципу.
Центробежные силы могут быть использованы для создания искусственной гравитации , как в предлагаемых конструкциях вращающихся космических станций. Марс тяжесть биоспутник бы изучал влияние Марс -LEVEL тяжести на мышах с гравитацией моделируемой таким образом.
Спин литье и центробежное литье являются способами производства , которые используют центробежную силу для дисперсного жидкого металла или пластика в течение отрицательного пространства прессов — формы.
Центрифуги используются в науке и промышленности для разделения веществ. В системе отсчета, вращающейся с центрифугой, центробежная сила вызывает градиент гидростатического давления в заполненных жидкостью трубках, ориентированных перпендикулярно оси вращения, вызывая большие выталкивающие силы, которые толкают внутрь частицы с низкой плотностью. Элементы или частицы более плотные, чем жидкость, движутся наружу под действием центробежной силы. По сути, это принцип Архимеда, который создается центробежной силой, а не гравитацией.
В некоторых аттракционах используются центробежные силы. Например, вращение гравитрона прижимает всадников к стене и позволяет им подниматься над полом машины, невзирая на гравитацию Земли.

Тем не менее, все эти системы также могут быть описаны, не требуя концепции центробежной силы, в терминах движений и сил в неподвижной раме, за счет некоторой большей осторожности при рассмотрении сил и движений внутри системы.

Формулы

Обычно понятие центробежной силы используется в рамках классической (Ньютоновской) механики, которой касается основная часть данной статьи (хотя обобщение этого понятия и может быть в некоторых случаях достаточно легко получено для релятивистской механики).

По определению, центробежной силой называется сила инерции (то есть в общем случае — часть полной силы инерции) в неинерциальной системе отсчета, не зависящая от скорости движения материальной точки в этой системе отсчета, а также не зависящая от ускорений (линейных или угловых) самой этой системы отсчета относительно инерциальной системы отсчета.

Для материальной точки центробежная сила выражается формулой:

F→=−mω→×ω→×R→=m(ω2R→−(ω→⋅R→)ω→),{\displaystyle {\vec {F}}=-m\left\right]=m\left(\omega ^{2}{\vec {R}}-\left({\vec {\omega }}\cdot {\vec {R}}\right){\vec {\omega }}\right),}

где:

F→{\displaystyle {\vec {F}}} — центробежная сила приложенная к телу,

m{\displaystyle \ m} — масса тела,

ω→{\displaystyle {\vec {\omega }}} — угловая скорость вращения неинерциальной системы отсчёта относительно инерциальной (направление вектора угловой скорости определяется по правилу буравчика),

R→{\displaystyle {\vec {R}}} — радиус-вектор тела во вращающейся системе координат.

Эквивалентное выражение для центробежной силы можно записать как

F→=mω2R→{\displaystyle {\vec {F}}=m\omega ^{2}{\vec {R_{0}}}}

если использовать обозначение R→{\displaystyle {\vec {R_{0}}}} для вектора, перпендикулярного оси вращения и проведенного от неё к данной материальной точке.

Центробежная сила для тел конечных размеров может быть рассчитана (как это обычно делается и для любых других сил) суммированием центробежных сил, действующих на материальные точки, являющиеся элементами, на которые мы мысленно разбиваем конечное тело.

Вывод

Пусть тело совершает сложное движение: движется относительно неинерциальной системы отсчёта со скоростью v→n,{\displaystyle {\vec {v}}_{n},} а сама система движется поступательно с линейной скоростью v→{\displaystyle {\vec {v}}_{0}} в инерциальной системе координат и одновременно вращается с угловой скоростью ω→.{\displaystyle {\vec {\omega }}.}

Тогда линейная скорость тела в инерциальной системе координат равна:

v→=v→+ω→×R→+v→n,{\displaystyle {\vec {v}}={\vec {v}}_{0}+\left+{\vec {v}}_{n},}

где R→{\displaystyle {\vec {R}}} — радиус-вектор центра масс тела относительно неинерциальной системы отсчета. Продифференцируем данное уравнение:

ddtv→=ddtv→+ddtω→×R→+ddtv→n.{\displaystyle {\frac {d}{dt}}{\vec {v}}={\frac {d}{dt}}{\vec {v}}_{0}+{\frac {d}{dt}}\left+{\frac {d}{dt}}{\vec {v}}_{n}.}

Найдём значение каждого слагаемого в инерциальной системе координат:

ddtv→=a→,{\displaystyle {\frac {d}{dt}}{\vec {v}}_{0}={\vec {a}}_{0},}

ddtv→n=a→n+ω→×v→n,{\displaystyle {\frac {d}{dt}}{\vec {v}}_{n}={\vec {a}}_{n}+\left,}

ddtω→×R→=ε→×R→+ω→×ddtR→=ε→×R→+ω→×v→n+ω→×ω→×R→,{\displaystyle {\frac {d}{dt}}\left=\left+\left=\left+\left+\left\right],} где a→n{\displaystyle {\vec {a}}_{n}} — линейное ускорение относительно системы, ε→{\displaystyle {\vec {\varepsilon }}} — угловое ускорение.

Таким образом, получаем:

ddtv→=a→=a→+a→n+ε→×R→+2ω→×v→n+ω→×ω→×R→.{\displaystyle {\frac {d}{dt}}{\vec {v}}={\vec {a}}={\vec {a}}_{0}+{\vec {a}}_{n}+\left+2\left+\left\right].}

Последнее слагаемое и будет центростремительным ускорением.

Раскрыв двойное векторное произведение и положив R→{\displaystyle {\vec {R}}} перпендикулярным оси вращения, получим:

a→c=ω→(ω→R→)−R→ω→2=−R→ω→2.{\displaystyle {\vec {a}}_{c}={\vec {\omega }}({\vec {\omega }}{\vec {R}})-{\vec {R}}{\vec {\omega }}^{2}=-{\vec {R}}{\vec {\omega }}^{2}.}

Принцип действия гироскопа и его применение на практике

Гироскоп представляет собой диск, вращающийся вокруг своей оси. Самый простой гироскоп — детский волчок. При вращении гироскоп сопротивляется попыткам наклонить его ось. Это его свойство называется гироскопической инерцией. Для того, чтобы раскрутить гироскоп, на ось наматывают тонкий шнурок и дергают за него, держа в руках рамку. Быстро вращающийся может стоять на острие карандаша или на кончике пальца: гироскопическая инерция не дает оси колеса отклоняться от своего положения. Это явление используется в гирокомпасах и гиростабилизаторах.

Подробное учебное видеопособие о принципе работы гироскопа

Гироскоп состоит из вращающегося на оси маховика. Рамка, в которой установлен маховик, может поворачиваться только вокруг оси вращения маховика, но ни в каком другом направлении.

Гирокомпасы — принцип его работы и применение на практике

В гирокомпасах диск гироскопа вращается постоянно — его приводит в действие электродвигатель. Ось гироскопа в двух связанных между собой кольцах, так называемом карданном подвесе. Поворот внешнего кольца не оказывает влияние на гироскоп, находящегося во внутреннем кольце.

Игрушечный гироскоп сохраняет состояние равновесия на острие карандаша. Массивный металлический диск вращается с частотой около 20 об/с. Гироскопическая инерция удерживает ось гироскопа под постоянным углом и препятствует наклону гироскопа и падению с кончика грифеля.

Внешнее кольцо карданова подвеса свободно поворачивается в любом направлении, а ось вращающегося во внутреннем кольце гироскопа остается в одном и том же положении.

Видео работы гирокомпаса в карданной подвесе

Гирокомпасы применяются на судах, в самолетах и ракетах. В отличие от магнитных компасов на их работу не влияют быстрые перемещения, находящиеся по соседству магнитные предметы и электрические провода. Когда диск гирокомпаса начинает вращаться, ось гирокомпаса устанавливают в пространстве в определенном положении, а затем она сохраняет заданную ориентацию. Если транспортное средство изменяет курс, ось гироскопа продолжает указывать первоначальное направление.

На видео лектор демонстрирует на эксперименте возможность определения направления Земли с помощью гироскопа.

Гиростабилизаторы и их применение

Гиростабилизаторы — это сложные устройства, которые уменьшают качку судов в море. Гироскопы, установленные в карданном подвесе, реагируют на изменения положения судна при качке. Датчики на подвесе посылают сигналы, которые после обработки компьютером используются для управления горизонтальными рулями на днище корабля. Эти рули действуют как крылья — они создают силу, которая стремится наклонить корпус судна в сторону, обратную наклону от ударов волн. Постоянная работа горизонтальных рулей позволяет судну идти практически без бокового крена.

Как работает гироскутер

Сегодня среди мобильных средств передвижения набирает популярность гироскутер на двухколесной платформе, принцип которого основан на вышеописанном гироскопе.

Подробнее разобраться в принципе его работы нам поможет видеоролик.

Что такое центростремительная сила

Примеры:

Земля летает вокруг Солнца по орбите.
Йо-йо кружится вокруг руки.
Колесо обозрения делает полный оборот.

Центростремительная сила (F_цс) — это сила, которая действует на криволинейно движущееся тело. Чтобы её найти, используют формулу: F= mv2/r .

F_цс возникает, когда тело движется по кругу и его что-то удерживает на траектории. Вернёмся к примеру с метанием молота: шар кружится в воздухе, но не улетает от атлета дальше длины проволоки. Как будто, что-то притягивает предмет. Его удерживает F_цс.

F_цс — это обобщение других влияний на предмет действия. Например, атлет удерживает молот или Солнце притягивает к себе Землю и она не улетает с орбиты.

В первом случае шар удерживают сам спортсмен и натяжение проволоки. Во втором — Землю не отпускает притяжение Солнца. Эти случаи не имеют ничего общего, но называют их одинаково.

F_цс зависит от: радиуса между предметом; центром вращения. Чем больше расстояние между центром вращения и предметом, тем меньше на него действуют. Например, если на метровую верёвку привязать камень, вращать его, то он станет тянуть с силой F. Если поменять верёвку на 2-метровую, то уже будет F/2.

Центробежная сила в природе

Ярким примером проявления центробежной силы в природе могут служить приливы – отливы в экваториальных областях. Дело в том, что не только Луна вращается вокруг Земли. Наша планета, хоть и намного тяжелее своего спутника, но всё же немного «подтанцовывает» ему, чуть вращаясь вокруг него по небольшому радиусу. Это приводит к тому, что в двух областях — направленной к Луне и противоположной — образуются как бы горбы вод мирового океана.

К слову сказать, Луне от приливных сил досталось больше. Именно они остановили её вращение вокруг своей оси. Благодаря центробежной силе жители голубой планеты могут видеть лишь одну сторону своего естественного спутника.

Примечания

Вне контекста физики/механики/математики, например, в философии, публицистике или художественной литературе, а также иногда и в разговорной речи, слова центробежная сила могут нередко употребляться просто как обозначение некоего влияния, направленного прочь от некоторого «центра»; в таком употреблении это может быть никак не связано не только с каким-либо вращением, но и с понятием силы, как оно употребляется в физике.
С. Э. Хайкин. Силы инерции и невесомость. М.,1967 г. Издательство «Наука». Главная редакция физико-математической литературы.
Воспользуемся формулой центростремительного ускорения.
↑
↑ Ньютон И. Математические начала натуральной философии. Пер. и прим. А. Н. Крылова. М.: Наука, 1989
Ключевым в этой формулировке является утверждение о наличии у предметов материального мира неких волевых качеств, что было в начале формирования научных представлений об окружающем мире весьма распространённым способом обобщения результатов наблюдения за явлениями природы и выяснения свойственных ей общих закономерностей . Примером такого анималистического представления о природе являлся бытовавший в натурфилософии принцип: «Природа боится пустоты», от которого пришлось отказаться после эксперимента Торричелли (Торричеллиева пустота)
В связи с этим Максвелл заметил, что, с таким же успехом можно было бы сказать, что кофе сопротивляется тому, чтобы стать сладким, апеллируя к тому, что он становится сладким не сам по себе, а лишь после того, что в него положен сахар.
С. Э. Хайкин. Силы инерции и невесомость. М.: «Наука», 1967 г.
При этом в каждый малый момент времени каждое из тел будет приближаться к центру на такое расстояние, какое равно разности расстояний между его траекторией и касательной в точке наблюдения. Иными словами, тела падают друг на друга, но всегда промахиваются.

Что общего между ними

Пришло время сравнить центробежную и центростремительную силы. У них есть отличия и сходства. Вот общие черты:

Равны по значению

Земля кружится вокруг Солнца по эллиптической орбите. Когда планета пролетает на расстоянии 147 миллионов километров, её скорость равна 30,2 км/с. Этот участок называется перигелий. Здесь F_цб больше всего, потому что скорость выше средней, а промежуток между планетой с центром вращения короткий.

На расстоянии в 152 миллиона километров до Солнца скорость падает до 29,2 км/с. Эта зона называется афелием. Здесь F_цб самая низкая, потому что дистанция до звезды больше, а скорость ниже средней.

Между перигелием и афелием планета летит со средней скоростью 29,8 км/с.

Возникают одновременно

Они появляются, когда предмет движется криволинейно. Вот примеры для наглядности:

В лопасти конструкции с электромотором повесили два груза. Мотор закрутил их, появилась инерция. Они начали кружиться на лопастях, но не улетели. Их удержала F_цс.

Автомобиль разогнался до 120 км/ч и пошёл в вираж. Машину занесло, она поменяла направление движения за счёт F_цб. Но автомобиль не вылетел с дороги и остался на полосе. Так получилось, потому что F_цс удержала машину.

Во всех примерах они стали действовать одновременно.

Центростремительное ускорение при движении по окружности: понятие и формулы. Центробежная и центростремительная силы

При изучении движения в физике важную роль играет понятие траектории. Именно она определяет во многом тип перемещения объектов и, как следствие, вид формул, с помощью которых описывают это перемещение. Одной из распространенных траекторий движения является окружность. В данной статье рассмотрим, что такое ускорение центростремительное при движении по окружности.

Понятие о полном ускорении

Прилагательные к слову “работа”: список примеров

Прежде чем характеризовать при движении по окружности центростремительное ускорение рассмотрим понятие полного ускорения. Под ним полагают физическую величину, которая одновременно описывает изменение значения абсолютного и вектора скорости. В математическом виде это определение выглядит так:

a¯ = dv¯/dt

Ускорение является полной производной скорости по времени.

Как известно, скорость v¯ тела в каждой точке траектории направлена по касательной. Этот факт позволяет представить ее в виде произведения модуля v на единичный касательный вектор u¯, то есть:

v¯ = v*u¯

Тогда полное ускорение можно вычислить следующим образом:

a¯ = d(v*u¯)/dt = dv/dt*u¯ + v*du¯/dt

Величина a¯ представляет собой сумму векторную двух слагаемых. Первое слагаемое направлено по касательной (как скорость тела) и называется тангенциальным ускорением. Оно определяет быстроту изменения модуля скорости. Второе слагаемое – это нормальное ускорение. Рассмотрим его подробнее далее в статье.

Нормальная компонента ускорения

Полученное выше выражение для нормальной компоненты ускорения an¯ запишем в явном виде:

an¯ = v*du¯/dt = v*du¯/dl*dl/dt = v2/r*re¯

Здесь dl – пройденный телом вдоль траектории путь за время dt, re¯ – единичный вектор, направленный к центру кривизны траектории, r – радиус это кривизны. Полученная формула приводит к нескольким важным особенностям компоненты an¯ полного ускорения:

Величина an¯ растет как квадрат скорости и убывает обратно пропорционально радиусу, что отличает ее от тангенциальной компоненты. Последняя не равна нулю только в случае изменения модуля скорости.
Нормальное ускорение направлено всегда к центру кривизны, поэтому оно называется центростремительным.

Таким образом, главным условием существования ненулевой величины an¯ является кривизна траектории. Если такой кривизны не существует (прямолинейное перемещение), то an¯ = 0, так как r->∞.

Ускорение центростремительное при движении по окружности

Окружность – геометрическая линия, все точки которой находятся на одном расстоянии от некоторой точки. Последняя называется центром окружности, а упомянутое расстояние – это ее радиус.

Если скорость тела во время вращения не изменяется по модулю, то говорят о равнопеременном движении по окружности.

Ускорение центростремительное в этом случае легко рассчитать по одной из двух формул ниже:

an = v2/r;

an = ω2*r

Где ω – угловая скорость, измеряется в радианах в секунду (рад/с). Второе равенство получено благодаря формуле связи между угловой и линейной скоростями:

v = ω*r

Силы центростремительная и центробежная

При равномерном движении тела по окружности ускорение центростремительное возникает за счет действия соответствующей центростремительной силы. Ее вектор всегда направлен к центру окружности.

Природа этой силы может быть самой разнообразной. Например, когда человек раскручивает привязанный к веревке камень, то на своей траектории его удерживает сила натяжения веревки.

Другим примером действия центростремительной силы является гравитационное взаимодействие между Солнцем и планетами. Именно оно заставляет двигаться по круговым орбитам все планеты и астероиды.

Центростремительная сила не способна изменить кинетическую энергию тела, поскольку направлена она к его скорости перпендикулярно.

Центробежная и центростремительная силы равны друг другу по величине и противоположны по направлению. Если бы этого не было, то круговая траектория движения тела нарушилась бы. Если учесть второй закон Ньютона, то можно утверждать, что при вращательном движении ценробежное ускорение равно центростремительному.

Источник

Появление кислорода в океане

Факт присутствия легкого по изотопному составу органического углерода в отложениях возрастом 2,7 млрд лет служит свидетельством одновременно и наличия изотопно-легкого метана, и появления в среде окислителя, т.е. кислорода. Возраст 2,7 млрд лет — тот рубеж, когда отмечены первые признаки присутствия молекулярного кислорода в океане. В океане, но не в атмосфере.

Архейский океан заселялся простейшими организмами — прокариотами. Первый материально зримый феномен жизни представляют строматолиты — стратифицированные биосферные карбонатные постройки, которые образованы сообществами микроорганизмов. В их числе фотосинтезирующие синезеленые водоросли. Производимый ими кислород потреблялся в аэробно-анаэробном цикле в пределах строматолитового мата. Но аппарат фотосинтеза позволял автотрофам вести независимый образ жизни и распространяться на новые пространства, за пределы строматолитовых сообществ. Появление в позднем архее фотосинтезирующих эукариот интенсифицировало производство молекулярного кислорода. В результате приблизительно 2,7 млрд лет назад в океане появился свободный кислород.

Но кислород не мог сразу выйти в атмосферу. В предшествующие геологические эпохи, которые характеризовались восстановленным режимом, сформировался восстановленный минеральный буфер (рис. 4).

В океанской воде в огромных количествах накопился продукт выветривания магматических пород — закисное железо FeO. В этой форме железо хорошо растворимо, и оно образовало значительную часть солевого состава океана. Появившийся в воде свободный кислород потреблялся на окисление растворимой формы железа и его осаждение в нерастворимой форме Fe₂O₃. Этот отрезок геологической истории отмечен накоплением огромных масс железных руд в виде железополосчатых формаций джеспилитов. В период 2,6–2,1 млрд лет назад сформировалось до 90% известных запасов железных руд в докембрии, включая гигантские месторождения Хамерсли в Австралии, Лабрадора и оз. Верхнего в Северной Америке, Криворожской серии и Курской магнитной аномалии в Восточной Европе []. Этот буфер удерживал производимый в ходе фотосинтеза кислород в воде, сохраняя восстановленное состояние атмосферы.

Тем не менее появление кислорода не могло не сказаться на судьбе метана. Приблизительно 2,7 млрд лет назад возник первый сбой в установившемся тепловом балансе, который обеспечивался присутствием метана в атмосфере. В то время фиксируются первые следы оледенения в архее. Это относительно кратковременное и локальное Понгольское оледенение.

Нарастание окислительного потенциала в океане привело к увеличению содержания в нем окисленных форм серы и азота: ионов SO42− и NO3−. Как следствие, распространились организмы, использующие в своей жизнедеятельности процессы восстановления данных окисленных форм, — сульфатредуцирующие бактерии и денитрификаторы. На рис. 4 показано, что 2,7–2,6 млрд лет назад в породах возрастает диапазон вариаций изотопного состава серы (δ34S) — показателя изотопного фракционирования серы в процессе бактериальной сульфатредукции.

СМИ ПОН

Подлинная история советского «ограбления века». Дело братьев Калачян

В 1977 году в Армении произошло крупнейшее в истории СССР ограбление Госбанка.

Об ограблении денежных хранилищ Госбанка не думали даже матёрые уголовники. И тем не менее в 1977 году случилось немыслимое — злоумышленники покусились на святая святых советской финансовой системы.

Операция «Архив». Как Советский Союз окончательно избавился от Гитлера

На рубеже 1980–1990-х годов, когда в Восточной Европе произошло обрушение просоветских режимов, а Западная Германия поглотила Восточную, произошло резкое усиление позиций неонацистов.

На фоне ниспровержения социализма крайне правые силы пытались добиться хотя бы частичной реабилитации нацизма.

Непобедимая страна. 15 интересных фактов о Советском Союзе

30 декабря 1922 года на Первом Всесоюзном съезде Советов было утверждено образование Союза Советских Социалистических республик. Советский Союз занимал территорию площадью 22 400 000 квадратных километров, являясь самой большой страной на планете, имел самую протяжённую границу в мире (свыше 60 000 километров) и граничил с 14 государствами.

Великая душа. Жизнь и принципы Махатмы Ганди

Мохандас Карамчанд Ганди родился 2 октября 1869 года в индийском городе Порбандар в состоятельной семье из варны вайшьев. Маленький Мохандас, или Мохан, меньше всего напоминал философа, мыслителя и политика, идеи которого перевернут мир.

Продукт гуманизма. Как сердобольный дантист придумал «электрический стул»

6 августа 1890 года человечество вписало новую страницу в свою историю. Научно-технический прогресс добрался и до такого специфического рода деятельности, как исполнение смертных приговоров. В Соединённых Штатах Америки была проведена первая смертная казнь на «электрическом стуле».

Придуманный из гуманных соображений «электрический стул» оказался одним из самых жестоких способов смертной казни.