Centrifugaaleffect

Deze animatie maakt deel uit van een tweetal rotatie effect physlets. De andere rotatie effect physlet is de centrifugaaleffect physlet.

Verder is er op deze site een 3D simulatie (Java applet) genaamd Great circles (engelstalige tekst), die het draaing-van-de-aarde-effect weergeeft dat in wezen hetzelfde is als het rotatie effect in deze animatie.

Deze simulatie biedt een weergave van het geval van een voorwerp dat wrijvingsloos over het oppervlak van een platte, ronddraaiende schijf beweegt. Ik zal het voorwerp 'de puck' noemen, naar de puck die bij ijshockey wordt gebruikt. De 'Afstand' in de simulatie is de afstand tot de rotatie-as van de schijf. De 'Snelheid' is de snelheid ten opzichte van de schijf, een snelheidsfactor van 0.3 betekent dat op het moment van wegschieden de snelheid van de puck ten opzichte van de schijf 30 % is van de snelheid die correspondeert met meedraaien met de schijf op die afstand tot the centrale rotatie-as. Dat houdt dus in dat die 0.3 dicht bij de rotatie-as een kleinere snelheid is dan dicht bij de rand.

De schijf draagt het gewicht van de puck, maar omdat er geen wrijving is beinvloed de draaing van de schijf de beweging van de puck niet. Dus er is geen dynamisch proces aan de gang; er is geen uitwisseling van impuls, er is geen verandering van kinetische energie.

Het verloop van de simulatie

De simulatie begint middenin de beweging. Je moet het je zo voorstellen dat de schijf al aan het draaien is voordat de simulatie start. Voor de aanvang van de simulatie was de puck met de schijf aan het meedraaien, en op zeker moment wordt de puck losgelaten; dat is het beginmoment van de simulatie. De puck wordt weggeschoten in een richting die evenwijdig is aan een concentrische cirkel, en vanaf dat moment beweegt de puck in een rechte lijn, met uniforme snelheid.

De puck kan voorwaarts en achterwaarts weggeschoten worden, of ze kan worden losgelaten zonder snelheid ten opzichte van het punt waarvandaan hij wordt losgelaten. Voorafgaand aan het wegschieden/loslaten heeft de puck al een snelheid; hij beweegt mee met de schijf. Bij voorwaarts wegschieten wordt die snelheid nog vergroot. Merk op dat achterwaarts wegschieten de snelheid van de puck niet omkeert, het achterwaarts wegschieten is ten opzichte van de draaiende schijf; na het wegschieten beweegt de puck nog steeds in dezelfde richtings als ervoor, maar langzamer. (Natuurlijk, als je maar hard genoeg achterwaarts lanceert zul je de richting van de snelheid wel omkeren, maar deze simulatie is zo opgezet dat die mogelijkheid er niet is.)

Zowel bij een voorwaartse als een achterwaartse lancering beweegt de puck zich weg van de rotatie-as van de schijf. Er is geen centripetale kracht, dus de puck zal altijd van het centrum vandaan vliegen.

Ik noem dit rotatie-effect 'centrifugaaleffect': de puck zal altijd van het centrum wegvliegen. Het is belangrijk om het verschil met het Coriolis effect goed te zien. Het bepalende kenmerk van het Coriolis effect is dat de versnelling ten opzichte van het draaiende systeem hetzelfde is voor alle richtingen ten opzichte van het draaiende systeem. In de bovenstaande simulatie zie je dat als de puck achterwaarts wordt gelanceerd hij van de rotatie-as vandaan beweegt, en in het geval van het Coriolis effect is het zo dat een voorwerp dat achterwaarts beweegt (ten opzichte van het draaiende systeem) naar de centrale as toe zal bewegen.

Het is natuurlijk wel zo dat naarmate de puck verder en verder van het midden van de draaiende schijf vandaan geraakt het verschil in snelheid tussen de puck en het deel van de schijf waar de puck zich bevindt groter en groter wordt. De snelheid van de puck blijft hetzelfde, maar omdat de delen van de schijf ver bij het midden vandaan een grotere snelheid hebben is ver van het midden het snelheidsverschil tussen puck en schijf groter. De Coriolis vector is evenredig aan de snelheid ten opzichte van het draaiende systeem, en al gauw is de Coriolis vector groter dan de centrifugale vector. Maar het is nog steeds niet het Coriolis effect, want de puck beweegt zich nog steeds van het centrum van rotatie vandaan.the disk's rotation axis.

Beweging in een rechte lijn

Samenvattend: het centrifugaaleffect is een gevolg van het feit dat de puck beweegt langs een rechte lijn.

Draaing-van-de-aarde-effect

Zoals aan het begin van dit artikel al is genoemd, er is ook een 3D simulatie (Java applet) genaamd Great circles(engelstalige tekst), die het draaing-van-de-aarde-effect weergeeft dat in wezen hetzelfde is als het rotatie effect in deze animatie.

The physlet simulation environment has been created by Davidson College.

Tekst, afbeeldingen en animaties zijn beschikbaar gesteld voor anderen onder de volgende voorwaarden:
Creative Commons Attribution-ShareAlike 2.5 License.

Laatste keer dat deze pagina is bewerkt: 17 juli 2010.