Центростремительное ускорение

Физика > Центростремительное ускорение

Центростремительное ускорение – постоянное изменение скорости, необходимое для подержания объектом кругового движения.

Задача обучения

• Разобрать центростремительное ускорение с позиции скорости вращения.

Основные пункты

• Чтобы объект смог поддерживать круговое движение, ему необходимо все время менять направление.
• Скорость выступает вектором, поэтому перемены в направлении влияют на нее.
• Перемена скорости – ускорение, а перемена за счет кругового движения – центростремительное ускорение.
• Его можно рассчитать при помощи линейного квадрата скорости, деленного на радиус круга.

Термины

• Ускорение – количество, на которое увеличивается скорость.
• Круговое движение – перемещение по кругу.
• Скорость – векторная величина, отображающая темп перемены положения во времени и направлении.

Обзор

Любая перемена скорости руководствуется ускорением. Перемены в величине скорости определяются нашим интуитивным и каждодневным применением термина «ускорение». Но скорость выступает вектором, поэтому обладает направлением. Выходит, что любое изменение направления перемещения должно учитывать ускорение.

Равномерное круговое движение – перемещение по кругу со стабильной скоростью. Если она стабильна, значит нет смысла думать об ускорении. Но во время прохождения по кругу направление изменяется все время. Поэтому можно говорить о присутствии ускорения. Это соответствует ситуации с американскими горками, где на резких поворотах кажется, что скорость вырастает.

Расчет центростремительного ускорения

Давайте определим, как выглядит формула для центростремительного ускорения движения тела по окружности. Для этого нужно располагать скоростью объекта и радиусом круга. Поможет уравнение:

a_c = v/r

Здесь v – линейная скорость объекта, а r – радиус круга.

Также центростремительное ускорение можно найти как:

а_c = ω²r

Омега выступает скоростью вращения и задается как .

Когда тело перемещается по кругу, направление вектора скорости меняется все время

---