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अपकेंद्री बल सूत्र

1750
  • Leonhard Euler
पारंपरिक यांत्रिकी में अपकेन्द्री बल को दर्शाता ऐतिहासिक प्रयोगशाला दृश्य।.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

कोणीय वेग [latex]boldsymbol{omega}[/latex] से घूर्णन कर रहे संदर्भ फ्रेम में, अपकेन्द्रीय बल मूल बिंदु से सदिश r पर स्थित किसी वस्तु (जिसका द्रव्यमान m है) पर लगने वाला बल निम्न सदिश सूत्र द्वारा दिया जाता है: [latex]mathbf{F}_{mathrm{cf}} = -m boldsymbol{omega} times (boldsymbol{omega} times mathbf{r})[/latex]। यह सूत्र दर्शाता है कि बल घूर्णन अक्ष के लंबवत और बाह्य दिशा में निर्देशित है।

The vector formulation of centrifugal force provides a complete description of its magnitude and direction. The formula [latex]\mathbf{F}_{\mathrm{cf}} = -m \boldsymbol{\omega} \times (\boldsymbol{\omega} \times \mathbf{r})[/latex] uses the vector cross product. Here, [latex]\boldsymbol{\omega}[/latex] is the angular velocity vector, which points along the axis of rotation. The term [latex]\boldsymbol{\omega} \times \mathbf{r}[/latex] represents the tangential velocity of the point. The second cross product, [latex]\boldsymbol{\omega} \times (\boldsymbol{\omega} \times \mathbf{r})[/latex], results in a vector that points radially inward, representing the centripetal acceleration. The negative sign in the formula flips this direction, resulting in a force vector that points radially outward from the axis of rotation. The magnitude of this force can be simplified to [latex]m \omega^2 r_{\perp}[/latex], where [latex]r_{\perp}[/latex] is the perpendicular distance from the mass to the axis of rotation. This mathematical precision is crucial for analyzing motion in rotating systems, such as the dynamics of machinery, planetary atmospheres, and spacecraft. It is a key component in the transformation of Newton’s second law from an inertial frame to a rotating frame, which also includes the Coriolis force and the Euler force.

यह सूत्र घूर्णनशील फ्रेम में स्थिति सदिश के अवकलन का प्रत्यक्ष परिणाम है। जड़त्वीय फ्रेम में कुल त्वरण, घूर्णनशील फ्रेम में प्रेक्षित त्वरण, अभिकेन्द्रीय त्वरण, कोरिओलिस त्वरण और यूलर त्वरण का योग होता है। जब हम न्यूटन के द्वितीय नियम ([latex]mathbf{F}_{mathrm{real}} = m mathbf{a}_{mathrm{inertial}}[/latex]) को घूर्णनशील फ्रेम के लिए पुनर्व्यवस्थित करते हैं, तो ये त्वरण पद समीकरण के बल पक्ष में चले जाते हैं और ऋणात्मक चिह्न वाले काल्पनिक बलों के रूप में प्रकट होते हैं। इस प्रकार अपकेन्द्रीय बल पद [latex]-m(boldsymbol{omega} times (boldsymbol{omega} times mathbf{r}))[/latex] है।

UNESCO Nomenclature: 2210
– मैकेनिक्स

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • न्यूटन का गति का दूसरा नियम
  • वेक्टर कैलकुलस और क्रॉस प्रोडक्ट का विकास
  • कठोर पिंडों की गतिकी पर यूलर का कार्य
  • लैग्रेंज का यांत्रिकी का सूत्र

आवेदन

  • टर्बोमशीनरी के लिए कम्प्यूटेशनल फ्लूइड डायनामिक्स (सीएफडी)
  • उपग्रह कक्षीय यांत्रिकी और अभिवृत्ति नियंत्रण
  • वाहन गतिशीलता सिमुलेशन
  • रोबोटिक्स और मैनिपुलेटर आर्म डायनामिक्स
  • मौसम मॉडलिंग (कोरिओलिस बल के साथ संयोजन में)

पेटेंट:

NA

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संबंधित विषय: अपकेंद्रीय बल, सदिश सूत्र, क्रॉस उत्पाद, कोणीय वेग, घूर्णनशील संदर्भ फ्रेम, शास्त्रीय यांत्रिकी, काल्पनिक बल, अभिकेन्द्रीय त्वरण, कोरिओलिस बल, यूलर बल।

ऐतिहासिक संदर्भ

अपकेंद्री बल सूत्र

1687
1687
1738
1750
1785
1788
1800
1687
1687
1738
1750
1757
1788
1800
1800

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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