Centripetal force, moment of inertia and torque calculator

Centripetal force and acceleration from mass, speed and radius; rpm to rad/s and period; moment of inertia of nine shapes; torque from force and lever arm.

പുതുക്കിയത് പരിശോധിച്ച ഉദാഹരണങ്ങൾ: 7

പരീക്ഷിക്കുക
Centripetal force
N
Centripetal force: 8,000 N
സാർഥക അക്കങ്ങൾ: 6; ഏറ്റവും അടുത്തതിലേക്ക്; തുല്യദൂരത്തിൽ പൂജ്യത്തിൽ നിന്ന് അകലെ
Centripetal acceleration
8m/s² / 0.815773g
വേഗത
20m/s / 72km/h
ആരം
50m
Angular velocity
0.4rad/s
Revolutions per minute
3.81972rpm
Period (one revolution)
15.708s

Keeping 1,000 kg on a 50 m circle at 20 m/s takes 8,000 N directed at the centre — an acceleration of 0.816 g.

Velocity is tangent, acceleration points to the centre

1,000 kgv = 20 m/sF = 8,000 Nr = 50 m
കണക്കാക്കുന്ന വിധം S
  1. Centripetal force

    Fc=mv2r=(1,000)(20)250=8,000 NF_c = \frac{mv^2}{r} = \frac{(1{,}000)(20)^2}{50} = 8{,}000\ \mathrm{N}
  2. Centripetal acceleration

    ac=v2r=8 m/s2=0.8158 ga_c = \frac{v^2}{r} = 8\ \mathrm{m/s^2} = 0.8158\,g
  3. Angular velocity

    ω=vr=0.4 rad/s\omega = \frac{v}{r} = 0.4\ \mathrm{rad/s}

Centripetal force, moment of inertia and torque calculator സംബന്ധിച്ച്

Centripetal force is the inward pull that keeps a mass on a circular path: F = mv²/r, with the centripetal acceleration a = v²/r = ω²r pointing at the centre. The other modes convert a rotation rate between rpm, rad/s, hertz and period (ω = 2πf), give the moment of inertia I of nine standard shapes, and work out torque τ = rF sin θ and angular acceleration α = τ/I.

The default is a 1,000 kg car taking a 50 m radius curve at 20 m/s (72 km/h). The tyres must supply 8,000 N of sideways grip, an acceleration of 8 m/s² or 0.816 g. In torque mode, a 50 N push at 90° on a 0.3 m wrench gives 15 N·m.

Results assume uniform circular motion and rigid bodies of uniform density. Mass farther from the axis raises I, so a thin hoop has twice the moment of inertia of a solid disc with the same mass and radius.

പരിഹരിച്ച ഉദാഹരണങ്ങൾ

1000 kg car at 20 m/s on a 50 m curve

Calculate
Centripetal force
Solve for
ബലം
പിണ്ഡം
1000 kg
വേഗത
20 m/s
Radius of the circle
50 m
Centripetal force
8,000 N
Centripetal acceleration
8 m/s²
Angular velocity
0.4 rad/s

പരിശോധനയുടെ ഉറവിടം: Python 3.8 decimal: a = 400/50 = 8, F = 8000, ω = v/r = 0.4

Speed that needs 500 N on 10 kg at 2 m

Calculate
Centripetal force
Solve for
വേഗത
പിണ്ഡം
10 kg
Radius of the circle
2 m
Centripetal force
500 N
വേഗത
10 m/s

പരിശോധനയുടെ ഉറവിടം: Python 3.8 decimal: v = √(Fr/m) = √100

3000 rpm at 10 cm

Calculate
Angular velocity
Radius of the circle
0.1 m
Rotation rate
3000 rpm
Angular velocity
314.159 rad/s
ആവൃത്തി
50 Hz
Period (one revolution)
0.02 s
വേഗത
31.4159 m/s

പരിശോധനയുടെ ഉറവിടം: Python 3.8 math: ω = 2π·3000/60, v = ωr

Solid sphere 5 kg, R = 0.2 m

Calculate
Moment of inertia
Mass of the body
5 kg
Shape and axis
Solid sphere (through centre)
Radius R (outer R₁ for thick cylinder)
0.2 m
Moment of inertia
0.08 kg·m²

പരിശോധനയുടെ ഉറവിടം: Serway Table 10.2: I = 2/5 MR² = 0.4 × 5 × 0.04

ചോദ്യങ്ങൾ

What is the formula for centripetal force?

F = mv²/r, with mass m in kilograms, speed v in metres per second and radius r in metres, giving newtons. Equivalent forms are F = mω²r and F = 4π²mr/T². Doubling the speed quadruples the force and doubling the radius halves it: a 1,000 kg car at 20 m/s on a 50 m curve needs 8,000 N, and at 40 m/s it would need 32,000 N.

How do you convert rpm to rad/s?

Multiply rpm by 2π/60, about 0.10472. 3,000 rpm is 314.159 rad/s, or 50 revolutions per second (50 Hz), so one revolution takes 0.02 s. To go back, multiply rad/s by 60/(2π), about 9.5493. The radian is the coherent SI unit of plane angle (BIPM SI Brochure), so rad/s is the SI unit of angular velocity.

Is centrifugal force real?

Not in an inertial, non-rotating frame of reference: there, the only horizontal force on a cornering car is the inward centripetal force from the tyres. Centrifugal force appears only when motion is described from inside the rotating frame, where it has the same size, mv²/r, pointing outward. The outward push a passenger feels is their body's inertia carrying it in a straight line while the car turns.

What is the moment of inertia of a solid disc?

I = ½MR² about its central axis, so a 5 kg disc of radius 0.2 m has I = 0.5 × 5 × 0.2² = 0.1 kg·m². Other standard results are MR² for a thin hoop, ⅖MR² for a solid sphere, ⅔MR² for a thin spherical shell, and ML²/12 or ML²/3 for a thin rod about its centre or one end (Serway and Jewett, Table 10.2).

How do you calculate torque?

Torque is τ = rF sin θ, where r is the distance from the axis to the point where the force acts and θ is the angle between the arm and the force. A 50 N push at 90° on a 0.3 m wrench gives 15 N·m; the same push along the handle (θ = 0°) gives none. One newton-metre is 0.7376 pound-force feet.

“Centripetal force, moment of inertia and torque calculator” എത്രത്തോളം കൃത്യമാണ്?

കൃത്യത നിങ്ങളുടെ ഇൻപുട്ടുകളെയും രീതിയുടെ അനുമാനങ്ങളെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ദശാംശ ഗണിതം 50 സാർഥക അക്കങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. എന്നാൽ അനുമാനക്കണക്കുകൾ, സംഖ്യാത്മക രീതികൾ, ഉറവിട ഡാറ്റ എന്നിവയ്ക്ക് കൃത്യത കുറവാകാം; പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന മൂല്യം റൗണ്ട് ചെയ്യുന്നത് ഈ പരിമിതികൾ നീക്കില്ല. സ്വതന്ത്ര ഉറവിടങ്ങളിലെ പരിഹാരങ്ങളുമായി പരിശോധിച്ച ഉദാഹരണങ്ങൾ: 7. ഉദാഹരണത്തിന്, “1000 kg car at 20 m/s on a 50 m curve” എന്നത് Python 3.8 decimal: a = 400/50 = 8, F = 8000, ω = v/r = 0.4 ഉപയോഗിച്ച് പരിശോധിക്കുന്നു.

ഈ രീതിയുടെ ഉറവിടം എന്താണ്?

OpenStax University Physics Volume 1, §6.3 Centripetal force; §10.5 Calculating moments of inertia; §10.6 Torque; Serway & Jewett, Physics for Scientists and Engineers, Table 10.2 — Moments of inertia of homogeneous rigid objects.

ഈ കാൽക്കുലേറ്ററിനെക്കുറിച്ച്

ac=v2r=ω2r,Fc=mv2r,ω=2πf=2π rpm60,I=∑mr2,τ=rFsin⁡θ=Iαa_c = \frac{v^2}{r} = \omega^2 r,\quad F_c = \frac{mv^2}{r},\quad \omega = 2\pi f = \frac{2\pi\,\text{rpm}}{60},\quad I = \sum m r^2,\quad \tau = rF\sin\theta = I\alpha

സ്രോതസ്സുകൾ

  1. OpenStax University Physics Volume 1, §6.3 Centripetal force; §10.5 Calculating moments of inertia; §10.6 Torque
  2. Serway & Jewett, Physics for Scientists and Engineers, Table 10.2 — Moments of inertia of homogeneous rigid objects

ആധാരങ്ങളുമായി പരിശോധിച്ചത്

ഈ കാൽക്കുലേറ്ററിൽ സ്വതന്ത്ര ആധാരങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉത്തരങ്ങൾ ലഭിച്ച 7 പരിഹരിച്ച ഉദാഹരണങ്ങളുണ്ട്. ഇവ പരിശോധനാസമുച്ചയത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു; നിങ്ങൾക്ക് ഇവിടെയും പ്രവർത്തിപ്പിക്കാം.

ബന്ധപ്പെട്ട കാൽക്കുലേറ്ററുകൾ