Techniškai radialinė jėga yra bet kokia jėga, kuri veikia tiesia linija. Fizikoje jis dažnai naudojamas apibūdinti statmenai – stačiu kampu – orbitiniu keliu judančio objekto centrinei linijai arba ašiai. Paprasčiau tariant, rutulys, pasuktas lanku stygos gale, patirs šią jėgą, išlaikant stygą įtemptą. Keletas kitų nuspėjamų jėgų veikia skirtingomis kryptimis, kad rutulys suktųsi lanku, tačiau radialinė jėga yra atsakinga už jo tolimą nuo rankos, laikančios virvelę.
Nors tiksli radialinių jėgų kilmė ir prigimtis yra labai sudėtinga, jas galima pastebėti daugelyje kasdienių procesų, tokių kaip elektrinių įrankių antgaliai, besisukančios automobilių padangos ir guoliai. Apdirbant ši jėga aiškinama kaip įtaka, kuri stumia pjovimo įrankį nuo pjaunamo paviršiaus. Teisingas radialinės jėgos specifikos apskaičiavimas yra svarbus žingsnis projektuojant įrankius ir kitus objektus su besisukančiomis dalimis.
Ką veikia radialinė jėga?
Radialinės jėgos yra svarbi proceso sudedamoji dalis, išlaikanti bet kokį objektą skriejančią apskrita orbita. Kai žinoma masė (pvz., rutulys) sukasi apskritime nustatytu atstumu (spinduliu) nuo centro taško pastoviu greičiu, radialinė jėga išstumia masę nuo centro. Jėga išlaiko masę sukasi tokiu pat atstumu nuo centro taško, išlaikydama tolygų orbitos kelią – apskritimą arba elipsę. Be šios jėgos veikimo kelias būtų nepastovus ir nenuspėjamas.
Tai pasakytina apie visus orbitoje esančius objektus, nesvarbu, ar jie fiziškai pritvirtinti prie centro, ar ne. Atsipalaidavęs rutulys, sukamas aplink kibiro vidų, radialine jėga taip pat prispaudžiamas prie konteinerio vidinės sienelės. Pavyzdžiui, radialinės jėgos taip pat yra atsakingos už ruletės kamuoliuko laikymąsi prie rato lizdo krašto, kol ratas sukasi.
Kodėl radialinės jėgos yra svarbios?
Tikslus radialinių jėgų apskaičiavimas yra esminis bet kokio orbitinio judėjimo projektavimo aspektas. Pavyzdžiui, tikslus šio kintamojo masto nustatymas atlieka svarbų vaidmenį bendram įrangos efektyvumui, saugai ir eksploatavimo trukmei. Tai taip pat leidžia dizaineriams išsiaiškinti, kokie bus praktiniai bet kurio daikto apribojimai.
Pavyzdžiui, guoliai yra plačiai naudojami daugelyje skirtingų tipų įrangos, skirtos palaikyti, nukreipti ir sumažinti judesio trintį tarp stacionarių ir judančių mašinos dalių. Jie dažnai yra veikiami radialinių jėgų, kurios sukuria vidinius medžiagos įtempius, dėl kurių gali susidėvėti ir galiausiai sugesti, jei jėga ir susiję įtempiai tampa per dideli. Guoliai turi būti pakankamai stiprūs, kad atlaikytų jiems reguliariai taikomą slėgį. Dėl šios priežasties yra guolių tipai, specialiai sukurti ir skirti naudoti mechaniniams tikslams, kuriems būdingos didelės radialinės jėgos.
Kitas šio reiškinio darbe pavyzdys yra jėga, kurią veikia pjovimo įrankis, kai jis pašalina medžiagą nuo ruošinio paviršiaus. Jėga veikia įrankį, kad atstumtų jį nuo pjaunamo gabalo. Pjovimo įtaisą veikiančios jėgos dydis priklausys nuo paties įrankio savybių ir apdirbamos medžiagos savybių. Jei įrankis yra blogai suprojektuotas ir patiria per didelę radialinę jėgą, gali būti labai sunku įstumti pjovimo briauną į gabalą, todėl rezultatai neatitinka standartų arba netgi gali būti sužalotas operatorius, kai įrankis stumiamas.
Radialinės jėgos kitimas
Šio reiškinio variacija atsiranda, kai judančio objekto impulsas keičiasi arba evoliucionuoja eksploatacijos metu. Žinomas kaip radialinės jėgos kitimas, jį galima iliustruoti naudojant automobilio padangos pavyzdį. Padanga patirs radialinę jėgą statmena rato ašiai, kuri, jei padanga būtų idealiai apvali, o kelio paviršius idealiai lygus, išliktų tokia pati, kol ratas sukasi. Tačiau taip nėra, todėl radialinė jėga, veikianti padangą, keičiasi kiekvieną kartą, kai ji sukasi. Tai projektuotojams kelia iššūkių projektuojant įrangą, nes ji turi saugiai veikti nuolat kintančiomis aplinkos sąlygomis.