Кинематика равномерного кругового движения

Физика > Кинематика равномерного кругового движения

Равномерное круговое движение (РКД) – перемещение по круговой траектории со стабильной скоростью.

Задача обучения

• Объединить центростремительную силу и центростремительное ускорение с РКД.

Основные пункты

• При РКД угловые и линейные величины обладают простым соотношением. Длина дуги пропорциональна углу поворота и радиусу. Кроме того, v = rω.
• Ускорение, ответственное за РКД, именуют центростремительным ускорением. Выражается в формуле a_c = rω² = .
• Любая чистая сила, создающая круговое движение, именуется центростремительной. Ее направление расположено в центре кривизны, а величина равняется m ( ) = mrω².

Термин

• Центростремительный – направленный вверх.

Угловые величины

При равномерном круговом движении угловые и линейные величины наделены простыми соотношениями. Когда объекты совершают обороты вокруг некой оси, каждая точка объекта следует за дугой окружности. Угол поворота отображает величину вращения и аналогичен линейной дистанции. Определить угол поворота Δθ можно как отношение длины дуги к радиусу кривизны:

Радиус круга поворачивается за углом Δθ. Длина дуги Δs описывается по окружности

Из соотношения s (Δs = rΔθ) мы видим:

Если рассмотреть движение по круговой орбите, то заметим, что угловая скорость остается стабильной. Ускорение записывается как:

Это ускорение именуют центростремительным.

Центростремительная сила

Любая сила или их комбинация способны привести к центростремительному или радиальному ускорению. Это будут натяжение веревки, сила земной гравитации для Луны, трение между коньками и льдом и т.д.

Любую чистую силу, приводящую к РКД, именуют центростремительной силой. Ее направление расположено в центре кривизны, как и у центростремительного ускорения. Второй закон Ньютона говорит, что чистая сила выступает массовым ускорением. Для равномерного кругового движения ускорение является центростремительным – a = a_c. Поэтому величина центростремительной силы равна:

---