Ensartet cirkulær bevægelse (MCU)

Cirkulær bevægelseuniform er en type bevægelse, der opstår med hastighedklatrekonstant langs en bane af form Cirkulær. Trods modtagelsen af ​​adjektivet uniform er denne bevægelse accelereret, da ændringen i hastighedsvektorretningen indebærer eksistensen af ​​en centripetal acceleration af radial retning, hvis retning peger på midten af ​​kurven.

Se også: ensartet bevægelse - formler, koncepter, øvelser

Introduktion til ensartet cirkulær bevægelse

ensartet cirkulær bevægelse (MCU) er en, hvor en partikel bevæger sig langs en cirkulær sti med konstant radius. I denne type bevægelse er både skalær hastighed I forhold til Vinkelhastighed er konstante, men bevægelse eraccelereret, da det i denne type bane er nødvendigt at have en acceleration, der peger i retning af radius, altid mod centrum af kurven, kaldet centripetal acceleration.

I ensartet cirkulær bevægelse bevæger partiklen sig en sti med konstant radius.

Siden banen dækket af MCU é Cirkulær, det rum, der passeres (AS) af partiklen, kan beregnes ud fra a

bue af omkreds, så en komplet drejning har en længde lig med 2πR, hvor R repræsenterer størrelsen af ​​radius af denne cirkel.

Den skalære hastighed v do ensartet cirkulær bevægelsetil gengæld beregnes af forholdet mellem pladsrejst (ΔS) og pauseitid (Δt), som vist nedenfor:

I formlen ovenfor er det muligt at adskille vinkelmængderne fra de rumlige størrelser. Ved at gøre dette, en anden formel for hastighedklatre. En sådan formel viser, at modulet af den skalære hastighed, hvori partiklen bevæger sig, kan beregnes ud fra produktet mellem hastighedkantet (ω) og stieradius (R).

DET hastighedkantet kaldes almindeligvis frekvenskantet og også fra pulserende. Dens måleenhed er radian pr. sekund (rad / s). Men da radianen er en vinkelmålog ikke en fysisk mængde, måleenheden for vinkelhastighed er strengt taget s^-1, hvilket svarer til hertz (Hz).

Vinkelhastighed er også relateret til to andre vigtige størrelser for cirkulære bevægelser: frekvens (f) og periode (T). Frekvensen, hvis måleenhed også er Hz, angiver mængden af ​​rotationer, som en partikel har udfører hvert sekund, mens perioden angiver den tid, der kræves for denne partikel at gå en omgang komplet. Således er hyppighed og periode omvendt proportionale størrelser og relateret til hinanden. Holde øje:

Centripetal acceleration på MCU

DET centripetal acceleration er den, der peg altid på midten af ​​kurven udført af en partikel i cirkulær bevægelse. Denne acceleration kan produceres af en trækkraft, friktionskraft, magnetisk kraft, blandt andre.

Ligesom skalær acceleration, måles centripetal acceleration i Frk². Imidlertid er den fysiske betydning af centripetal acceleration forskellig fra betydningen af ​​skalær acceleration. Mens sidstnævnte angiver variation af hastighedsstørrelse, centripetal acceleration angiver en variation i hastighedsretningtakket være karakteren vektor af hastighed i cirkulær bevægelse.

DET formel bruges til at beregne størrelsen af ​​den centripetale acceleration af en partikel i MCU er som følgende:

Læs også: Cirkulær bevægelse: MCU og MCUV

Løst øvelser på ensartet cirkulær bevægelse

Spørgsmål 1 -Bestem vinkelhastigheden for en partikel, der udvikler en ensartet cirkulær bevægelse på en bane med ensartet radius lig med 0,5 m med en konstant hastighed på 2,0 m / s.

a) 1,5 rad / s

b) 3,0 rad / s

c) 4,0 rad / s

d) 1,0 rad / s

Løsning:

Baseret på oplysningerne i øvelseserklæringen beregner vi vinkelhastigheden.

Ifølge vores beregninger fandt vi, at vinkelhastigheden af ​​denne partikel er lig med 4,0 rad / s, så det rigtige alternativ er bogstav C.

Spørgsmål 2 - En partikel i ensartet cirkulær bevægelse fuldender 2 tænder på en omkreds med en radius lig med 2,0 m i et tidsinterval på 4,0 s. Bestem periode og hyppighed af denne bevægelse.

a) 0,5 Hz og 2,0 s

b) 0,4 Hz og 4,0 s

c) 4,0 Hz og 2,0 s

d) 2,0 Hz og 4,0 s

Løsning:

Erklæringen siger, at partiklen fuldfører 2 runder på 4,0 sekunder, hvilket indikerer, at det tager 2,0 s at fuldføre hver runde. Dette resultat er derfor perioden. Frekvensen er til gengæld defineret af periodens inverse og skal være lig med 1/2, dvs. 0,5 Hz, så det rigtige alternativ er bogstav a.

* For at downloade tankekortet i PDF, Klik her!

Af Rafael Hellerbrock
Fysiklærer

Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/movimento-circular-uniforme-mcu.htm