Centrifugaal effect

Deze animatie maakt deel uit van een tweetal rotatie effect animatiesd. De andere rotatie effect animatie is de Coriolis effect animatie.

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 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.

De weergave

De twee cirkels met kwadranten geven een schijf weer. Het linker beeld toont de schijf gezien vanuit een stilstaand perspectief, het rechter beeld toont dezelfde schijf, gezien vanuit een meedraaiend perspectief. Het is het beeld dat je krijgt met een video-camera die zodanig boven de schijf is opgehangen dat hij met de schijf meedraait.

Aansturen van de animatie

De twee elementen onder de twee schijven zijn schuifregelaars. Wanneer de animatie aan het afspelen is worden de schuifregelaars tijdelijk niet weergegeven.

De knop 'reset' stopt de animatie en zet het voorwerp terug naar het beginpunt, maar de instellingen blijven behouden. 'Reset all' bewaart niets, alles wordt teruggezet naar de staat van toen de pagina werd geladen.

Wat betreft het selectievak 'autom. stop toepassen': de puck beweegt in een rechte lijn, dus wanneer de puck de buitenrand van het kader passeert is hij weg. Het heeft geen zin om de animatie daarna verder te laten gaan, vandaar de instelling van automatisch laten stoppen.

Het verloop van de animatie

In het begin van de animatie heeft de puck een vaste positie ten opzichte van de schijf. Na een volledige omloop wordt de puck losgelaten, en vanaf dat moment beweegt de puck in een rechte lijn.

De rechter schuifregelaar van van -2 naar 1 bewogen worden. Met de default instelling van '0' heeft de puck in eerste instantie geen snelheid ten opzichte van de schijf. Dat wil zeggen, met de instelling '0' heeft de puck na loslaten dezelfde snelheid als bij het meedraaien met de schijf. Met een instelling tussen -1 en 0 beweegt de puck na loslaten naar voren ook al wordt de puck ten opzichte van de schijf naar achteren geschoten. Met andere woorden, in het bereik van (-1, 0) is het zo dat het wegschieten de snelheid van de puck verkleint is, maar niet omgedraaid.

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.

Deze interactieve animatie is gecreëerd met behulp van de Javascript bibliotheek JSXGraph. JSXGraph is ontwikkelt aan de Lehrstuhl für Mathematik und ihre Didaktik, Universiteit van Bayreuth, Duitsland.

Tekst, afbeeldingen en animaties zijn beschikbaar gesteld voor anderen onder de volgende voorwaarden:
Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License.

Laatste keer dat deze pagina is bewerkt: 18 juni 2017.