Kreisbewegung: Gleichförmig und gleichmäßig abwechslungsreich

Die Kreisbewegung (MC) wird von einem Körper auf einer kreisförmigen oder krummlinigen Bahn ausgeführt.

Bei dieser Bewegung, deren Geschwindigkeitsorientierung winklig ist, müssen wichtige Größen berücksichtigt werden. Dies sind die Periode und die Frequenz.

Die Zeitspanne, die in Sekunden gemessen wird, ist die Zeitspanne. Die Frequenz, die in Hertz gemessen wird, ist ihre Kontinuität, dh sie bestimmt, wie oft die Drehung stattfindet.

Beispiel: Ein Auto kann x Sekunden (Periode) brauchen, um einen Kreisverkehr zu umfahren, was es einmal oder mehrmals (Häufigkeit) tun kann.

Gleichmäßige Kreisbewegung

Eine gleichmäßige Kreisbewegung (MCU) tritt auf, wenn ein Körper eine krummlinige Bahn beschreibt mit konstante Geschwindigkeit.

Zum Beispiel die Lüfterflügel, die Mixerflügel, das Riesenrad im Vergnügungspark und die Räder an Autos.

Gleichmäßig variierte Kreisbewegung

Die gleichmäßig variierte Kreisbewegung (MCUV) beschreibt ebenfalls eine krummlinige Trajektorie, jedoch ist ihre Geschwindigkeit variiert während des Kurses.

Somit ist eine beschleunigte Kreisbewegung eine Bewegung, bei der ein Objekt aus der Ruhe kommt und sich zu bewegen beginnt.

Kreisbewegungsformeln

Im Gegensatz zu linearen Bewegungen nimmt die Kreisbewegung eine andere Art von Größe an, genannt Winkelgrößen, wobei die Messungen im Bogenmaß sind, nämlich:

Zentripetalkraft

DAS Zentripetalkraft ist in Kreisbewegungen vorhanden und wird nach der Formel des zweiten Newtonschen Gesetzes (Prinzip der Dynamik) berechnet:

Wo,

F_ç: Zentripetalkraft (N)
ich: Masse (kg)
Das_ç: Zentripetalbeschleunigung (m/s²)

Zentripetalbeschleunigung

DAS Zentripetalbeschleunigung tritt in Körpern auf, die einer kreisförmigen oder krummlinigen Bahn folgen, und wird durch den folgenden Ausdruck berechnet:

Wo,

DAS_ç: Zentripetalbeschleunigung (m/s²)
v: Geschwindigkeit (m/s)
r: Radius der Kreisbahn (m)

Winkelposition

Durch den griechischen Buchstaben phi (φ) dargestellt, beschreibt die Winkelposition den Bogen eines Teils der Flugbahn, der durch einen bestimmten Winkel angezeigt wird.

= S / r

Wo,

φ: Winkelposition (rad)
so: Position (m)
r: Radius des Kreises (m)

Winkelverschiebung

Dargestellt durch Δφ (Delta phi) definiert die Winkelverschiebung die Endwinkelposition und die Anfangswinkelposition der Trajektorie.

= ΔS / r

Wo,

Δφ: Winkelverschiebung (rad)
S: Differenz zwischen Endposition und Startposition (m)
r: Radius des Kreises (m).

Durchschnittliche Winkelgeschwindigkeit

DAS Winkelgeschwindigkeit, dargestellt durch den griechischen Buchstaben omega (ω), gibt die Winkelverschiebung um das Zeitintervall der Bewegung auf der Flugbahn an.

ω_ich = Δφ / Δt

Wo,

ω_ich: mittlere Winkelgeschwindigkeit (rad/s)
Δφ: Winkelverschiebung (rad)
t. Bewegungszeitintervall(e)

Es ist zu beachten, dass die Tangentialgeschwindigkeit senkrecht zur Beschleunigung steht, die in diesem Fall zentripetal ist. Dies liegt daran, dass es immer auf die Mitte der Flugbahn zeigt und nicht null ist.

Durchschnittliche Winkelbeschleunigung

Durch den griechischen Buchstaben Alpha (α) repräsentiert, bestimmt die Winkelbeschleunigung die Winkelverschiebung über das Zeitintervall der Trajektorie.

α = ω / Δt

Wo,

α: mittlere Winkelbeschleunigung (rad/sec²)
ω: mittlere Winkelgeschwindigkeit (rad/s)
t: Trajektorienzeitintervall (s)

Auch sehen: Kinematikformeln

Übungen zur kreisenden Bewegung

1. (PUC-SP) Lucas wurde ein Lüfter präsentiert, der 20s nach dem Einschalten in einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung eine Frequenz von 300 U/min erreicht.

Lucas' wissenschaftlicher Geist brachte ihn dazu, sich zu fragen, wie viele Umdrehungen die Lüfterblätter während dieser Zeit machen würden. Mit seinen Physikkenntnissen fand er he

a) 300 Runden
b) 900 Runden
c) 18000 Runden
d) 50 Runden
e) 6000 Runden

Siehe Antwort

Richtige Alternative: d) 50 Runden.

Auch sehen: Physikalische Formeln

2. (UFRS) Ein Körper in gleichmäßiger Kreisbewegung führt 20 Umdrehungen in 10 Sekunden durch. Die Periode (in s) und die Frequenz (in s-1) der Bewegung sind jeweils:

a) 0,50 und 2,0
b) 2,0 und 0,50
c) 0,50 und 5,0
d) 10 und 20
e) 20 und 2,0

Siehe Antwort

Richtige Alternative: a) 0,50 und 2,0.

Weitere Fragen finden Sie imÜbungen zur gleichmäßigen Kreisbewegung.

3. (Unifesp) Vater und Sohn fahren Rad und gehen nebeneinander im gleichen Tempo. Es ist bekannt, dass der Durchmesser der Räder am Fahrrad des Vaters doppelt so groß ist wie der Durchmesser der Räder am Fahrrad des Sohnes.

Man kann sagen, dass sich die Räder des Vaters Fahrrad mit drehen

a) halbe Frequenz und Winkelgeschwindigkeit, mit der sich die Räder des Kinderfahrrads drehen.
b) die gleiche Frequenz und Winkelgeschwindigkeit, mit der sich die Räder des Kinderfahrrads drehen.
c) doppelte Frequenz und Winkelgeschwindigkeit, mit der sich die Räder des Kinderfahrrads drehen.
d) dieselbe Frequenz wie die Räder des Kinderfahrrads, jedoch mit halber Winkelgeschwindigkeit.
e) die gleiche Frequenz wie die Räder des Kinderfahrrads, jedoch mit doppelter Winkelgeschwindigkeit.

Siehe Antwort

Richtige Alternative: a) halbe Frequenz und Winkelgeschwindigkeit, mit der sich die Räder des Kinderfahrrads drehen.

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