Физика > Круговое движение
Объект в круговом движении проходит сквозь ускорение из-за центростремительной силы в направлении центра вращения.
Задача обучения
- Разобраться в равномерном круговом движении как показателе чистой внешней силы.
Основные пункты
- Объект в круговом движении обладает вектором, который постоянно меняет направление.
- Необходимую для поддержания круговых движений в направлении к центру силу именуют центростремительной.
- Скорость объекта в круговом движении всегда касается окружности, а центростремительная сила перпендикулярна скорости.
Термины
- Тангенс – прямая линия, касающаяся кривой в одной точке, не пересекая ее в этой точке.
- Перпендикуляр – формирование прямого угла.
Пример
Давайте рассмотрим действие и правила кругового движения на конкретном примере. Допустим у нас есть шаттл, совершающий обороты вокруг планеты. Он подчиняется равномерному круговому движению, поэтому должна существовать сила, препятствующая вылету челнока с орбиты. Здесь ее роль исполняет гравитация. Связь гравитационного притяжения и скоростью шаттла равняется: mgI = mv2r (m – масса шаттла, v – скорость вращения вокруг планеты, r – радиус орбиты).
Равномерное круговое движение создает перемещение объекта по кругу или дуге окружности с постоянным показателем скорости. Равномерное линейное движение выступает главной формой поступательного. Но два типа движения отличаются отношением к силе, которая требуется для их поддерживания.
Вспомним о Первом законе движения Ньютона. Он говорит, что объект будет поддерживать утраченную скорость, если не применять к нему чистую внешнюю силу. Так что равномерное линейное движение демонстрирует ее отсутствие. Однако подобное движение требует, чтобы вектор скорости объекта постоянно менял направление. Из-за этого создается ускорение.
При равномерном круговом движении центростремительная сила перпендикулярна скорости. Центростремительная сила указывает на центр круга, удерживая объект на круговой траектории
В равномерном круговом движении сила всегда перпендикулярна направлению скорости. Направление скорости постоянно меняется, поэтому должно присутствовать и направление силы. Направление происходит тангенциально, а значит перпендикулярное направление в круговой траектории выступает радиальным. Сила в движении равномерного направления пребывает в радиальном, поэтому ускорение старается достичь центра.
Необходимое уравнение для поддержания равномерного кругового движения:
a = v2/r.
Здесь m – масса объекта, v – скорость, r – радиус круга. А вот для нахождения чистой внешней силы нужно:
Fnet = (m ⋅ v2)/r.
Раздел Физика |
|||||
Введение | |||||
Сила и масса | |||||
Законы Ньютона | |||||
Другие примеры сил | |||||
Решение проблем | |||||
Векторная природа сил | |||||
Дальнейшие применения законов Ньютона |