Κυκλική κίνηση: Ομοιόμορφη και ομοιόμορφα ποικίλη

Η κυκλική κίνηση (MC) είναι αυτή που πραγματοποιείται από ένα σώμα σε κυκλική ή καμπυλόγραμμη τροχιά.

Υπάρχουν σημαντικές ποσότητες που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την εκτέλεση αυτής της κίνησης, των οποίων ο προσανατολισμός ταχύτητας είναι γωνιακός. Αυτές είναι η περίοδος και η συχνότητα.

Η περίοδος, η οποία μετράται σε δευτερόλεπτα, είναι το χρονικό διάστημα. Η συχνότητα, η οποία μετράται σε hertz, είναι η συνέχεια της, δηλαδή καθορίζει πόσες φορές πραγματοποιείται η περιστροφή.

Παράδειγμα: Ένα αυτοκίνητο μπορεί να διαρκέσει x δευτερόλεπτα (τελεία) για να κυλήσει έναν κυκλικό κόμβο, κάτι που μπορεί να κάνει μία ή περισσότερες φορές (συχνότητα).

Ομοιόμορφη κυκλική κίνηση

Ομοιόμορφη κυκλική κίνηση (MCU) συμβαίνει όταν ένα σώμα περιγράφει μια καμπυλόγραμμη διαδρομή με σταθερή ταχύτητα.

Για παράδειγμα, οι λεπίδες ανεμιστήρα, οι λεπίδες μπλέντερ, ο τροχός Ferris στο λούνα παρκ και οι τροχοί στα αυτοκίνητα.

Ομοιόμορφη κυκλική κίνηση

Η ομοιόμορφα κυκλική κίνηση (MCUV) περιγράφει επίσης μια καμπυλόγραμμη τροχιά, ωστόσο η ταχύτητα ποικίλλει κατά τη διάρκεια του μαθήματος.

Έτσι, η επιταχυνόμενη κυκλική κίνηση είναι εκείνη στην οποία ένα αντικείμενο βγαίνει από ηρεμία και αρχίζει να κινείται.

Τύποι κυκλικής κίνησης

Διαφορετικά από τις γραμμικές κινήσεις, η κυκλική κίνηση υιοθετεί έναν άλλο τύπο μεγέθους, που ονομάζεται γωνιακά μεγέθη, όπου οι μετρήσεις είναι σε ακτίνια, δηλαδή:

Κεντρομόλος δύναμη

Ο κεντρομόλος δύναμη υπάρχει σε κυκλικές κινήσεις, υπολογιζόμενος με τον τύπο του δεύτερου νόμου του Νεύτωνα (Αρχή της δυναμικής):

Οπου,

φά_ντο: κεντρομόλος δύναμη (Ν)
Μ: μάζα (kg)
ο_ντο: κεντρομετρική επιτάχυνση (m / s²)

κεντρομετρική επιτάχυνση

Ο κεντρομετρική επιτάχυνση συμβαίνει σε σώματα που ακολουθούν κυκλική ή καμπυλόγραμμη τροχιά, υπολογιζόμενη με την ακόλουθη έκφραση:

Οπου,

Ο_ντο: κεντρομετρική επιτάχυνση (m / s²)
β: ταχύτητα (m / s)
ρ: ακτίνα κυκλικής διαδρομής (m)

Γωνιακή θέση

Αναπαριστάται από το ελληνικό γράμμα phi (φ), η γωνιακή θέση περιγράφει το τόξο ενός μέρους της τροχιάς που υποδεικνύεται από μια συγκεκριμένη γωνία.

φ = S / r

Οπου,

φ: γωνιακή θέση (rad)
μικρό: θέση (μ)
ρ: ακτίνα του κύκλου (m)

Γωνιακή μετατόπιση

Αναπαριστάται από το Δφ (δέλτα phi), η γωνιακή μετατόπιση καθορίζει την τελική γωνιακή θέση και την αρχική γωνιακή θέση της τροχιάς.

Δφ = ΔS / r

Οπου,

Δφ: γωνιακή μετατόπιση (rad)
μικρό: διαφορά μεταξύ τελικής θέσης και θέσης εκκίνησης (m)
ρ: ακτίνα περιφέρειας (m).

Μέση γωνιακή ταχύτητα

Ο γωνιακή ταχύτητα, που αντιπροσωπεύεται από το ελληνικό γράμμα ωμέγα (ω), δείχνει τη γωνιακή μετατόπιση από το χρονικό διάστημα της κίνησης στην τροχιά.

ω_Μ = Δφ / Δt

Οπου,

ω_Μ: μέση γωνιακή ταχύτητα (rad / s)
Δφ: γωνιακή μετατόπιση (rad)
τ. χρονικά διαστήματα κίνησης

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η εφαπτομενική ταχύτητα είναι κάθετη προς την επιτάχυνση η οποία, στην περίπτωση αυτή, είναι κεντρική. Αυτό συμβαίνει επειδή δείχνει πάντα στο κέντρο της τροχιάς και δεν είναι μηδενικό.

Μέση γωνιακή επιτάχυνση

Αναπαριστάται από το ελληνικό γράμμα άλφα (α), η γωνιακή επιτάχυνση καθορίζει τη γωνιακή μετατόπιση στο χρονικό διάστημα της τροχιάς.

α = ω / Δt

Οπου,

α: μέση γωνιακή επιτάχυνση (rad / sec²)
ω: μέση γωνιακή ταχύτητα (rad / s)
τ: χρονικά διαστήματα τροχιάς

Δείτε επίσης: Τύποι κινηματικής

Ασκήσεις σε κυκλική κίνηση

1. (PUC-SP) Ο Λούκας παρουσιάστηκε με έναν ανεμιστήρα που, 20 δευτερόλεπτα μετά την ενεργοποίησή του, φτάνει σε συχνότητα 300 σ.α.λ.

Το επιστημονικό πνεύμα του Lucas τον έκανε να αναρωτιέται ποιος θα είναι ο αριθμός των στροφών που θα κάνουν οι λεπίδες των ανεμιστήρων κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Χρησιμοποιώντας τις γνώσεις του για τη φυσική, βρήκε

α) 300 γύροι
β) 900 γύροι
γ) 18000 γύροι
δ) 50 γύρους
ε) 6000 γύροι

Δείτε την απάντηση

Σωστή εναλλακτική λύση: δ) 50 γύροι.

Δείτε επίσης: Τύποι φυσικής

2. (UFRS) Ένα σώμα με ομοιόμορφη κυκλική κίνηση ολοκληρώνει 20 στροφές σε 10 δευτερόλεπτα. Η περίοδος (σε s) και η συχνότητα (σε s-1) της κίνησης είναι, αντίστοιχα:

α) 0,50 και 2,0
β) 2.0 και 0.50
γ) 0,50 και 5,0
δ) 10 και 20
ε) 20 και 2.0

Δείτε την απάντηση

Σωστή εναλλακτική λύση: α) 0,50 και 2,0.

Για περισσότερες ερωτήσεις, ανατρέξτε στοΑσκήσεις σε ομοιόμορφη κυκλική κίνηση.

3. (Unifesp) Πατέρας και γιος οδηγούν τα ποδήλατά τους και περπατούν δίπλα-δίπλα στην ίδια ταχύτητα. Είναι γνωστό ότι η διάμετρος των τροχών στο ποδήλατο του πατέρα είναι διπλάσια από τη διάμετρο των τροχών στο ποδήλατο του γιου.

Μπορούμε να πούμε ότι οι τροχοί του ποδηλάτου του πατέρα περιστρέφονται

α) τη μισή συχνότητα και γωνιακή ταχύτητα με την οποία περιστρέφονται οι τροχοί του ποδηλάτου του παιδιού.
β) την ίδια συχνότητα και γωνιακή ταχύτητα με την οποία περιστρέφονται οι τροχοί του ποδηλάτου του παιδιού.
γ) διπλάσια από τη συχνότητα και τη γωνιακή ταχύτητα με την οποία περιστρέφονται οι τροχοί του ποδηλάτου του παιδιού.
δ) την ίδια συχνότητα με τους τροχούς του ποδηλάτου του παιδιού, αλλά με τη μισή γωνιακή ταχύτητα.
ε) την ίδια συχνότητα με τους τροχούς του ποδηλάτου του παιδιού, αλλά με διπλάσια γωνιακή ταχύτητα.

Δείτε την απάντηση

Σωστή εναλλακτική λύση: α) τη μισή συχνότητα και γωνιακή ταχύτητα με την οποία περιστρέφονται οι τροχοί του ποδηλάτου του παιδιού.

Διαβάστε επίσης:

• Ομοιόμορφη κίνηση
• Ομοιόμορφη ορθογώνια κίνηση
• Ποσότητα κίνησης