Κυκλική κίνησηστολή είναι ένας τύπος κίνησης που συμβαίνει με ταχύτητααναρρίχησησυνεχής κατά μήκος μιας τροχιάς σχήματος Εγκύκλιος. Παρά τη λήψη της επίθετης στολής, αυτή η κίνηση είναι επιταχυνθηκε, δεδομένου ότι η αλλαγή στην κατεύθυνση του φορέα ταχύτητας συνεπάγεται την ύπαρξη ενός κεντρομετρική επιτάχυνση ακτινικής κατεύθυνσης, της οποίας η κατεύθυνση δείχνει στο κέντρο της καμπύλης.
Δείτε επίσης: ομοιόμορφη κίνηση - τύποι, έννοιες, ασκήσεις
Εισαγωγή στην ομοιόμορφη κυκλική κίνηση
ομοιόμορφη κυκλική κίνηση (MCU) είναι ένα στο οποίο ένα σωματίδιο κινείται κατά μήκος μιας κυκλικής διαδρομής σταθερής ακτίνας. Σε αυτόν τον τύπο κίνησης, και οι δύο κλιματική ταχύτητα ως προς γωνιακή ταχύτητα είναι σταθερά, αλλά το η κίνηση είναιεπιταχυνθηκε, αφού σε αυτόν τον τύπο τροχιάς είναι απαραίτητο να υπάρχει επιτάχυνση, η οποία δείχνει προς την κατεύθυνση της ακτίνας, πάντα προς το κέντρο της καμπύλης, που ονομάζεται κεντρομετρική επιτάχυνση.
Δεδομένου ότι η πορεία καλύπτεται στο MCU é Εγκύκλιος, το διάστημα που διασχίζεται (ΔS) από το σωματίδιο μπορεί να υπολογιστεί από a τόξο περιφέρειας, έτσι ώστε μια πλήρης στροφή να έχει μήκος ίσο με 2πR, όπου το R αντιπροσωπεύει το μέγεθος της ακτίνας αυτού του κύκλου.
Η βαθμιαία ταχύτητα v ομοιόμορφη κυκλική κίνηση, με τη σειρά του, υπολογίζεται από την αναλογία μεταξύ του χώροςΤαξίδεψε (ΔS) και το Διακοπήσεχρόνος (Δt), όπως φαίνεται παρακάτω:
Στον παραπάνω τύπο, είναι δυνατόν να διαχωριστούν οι γωνιακές ποσότητες από τις χωρικές ποσότητες. Κάνοντας αυτό, ένας άλλος τύπος για το ταχύτητααναρρίχηση. Ένας τέτοιος τύπος δείχνει ότι ο συντελεστής της κλιμακωτής ταχύτητας στην οποία κινείται το σωματίδιο μπορεί να υπολογιστεί από το προϊόν μεταξύ ταχύτηταγωνιώδης (ω) και το ακτίνα διαδρομής (Ρ).
Ο ταχύτηταγωνιώδης ονομάζεται συνήθως συχνότηταγωνιώδης και επίσης από παλμός. Η μονάδα μέτρησης είναι το ακτίνα ανά δευτερόλεπτο (rad / s). Ωστόσο, δεδομένου ότι το ακτινικό είναι ένα μέτρο γωνίαςκαι όχι ένα φυσική ποσότητα, η μονάδα μέτρησης της γωνιακής ταχύτητας, αυστηρά μιλώντας, είναι το s-1, που είναι ισοδύναμο με το hertz (Hz).
Η γωνιακή ταχύτητα σχετίζεται επίσης με δύο άλλες σημαντικές ποσότητες για κυκλικές κινήσεις: συχνότητα (f) και περίοδος (Τ). Η συχνότητα, της οποίας η μονάδα μέτρησης είναι επίσης το Hz, υποδεικνύει την ποσότητα περιστροφών που ένα σωματίδιο εκτελεί κάθε δευτερόλεπτο, ενώ η περίοδος δείχνει τον χρόνο που απαιτείται για να πάει αυτό το σωματίδιο σε έναν γύρο πλήρης. Έτσι, η συχνότητα και η περίοδος είναι αντιστρόφως ανάλογες και σχετικές ποσότητες. Παρακολουθώ:
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)
Κεντροπεταλική επιτάχυνση στο MCU
Ο κεντρομετρική επιτάχυνση είναι αυτό που δείχνετε πάντα στο κέντρο της καμπύλης εκτελείται από ένα σωματίδιο σε κυκλική κίνηση. Αυτή η επιτάχυνση μπορεί να παραχθεί από ένα έλξη, δύναμη τριβής, μαγνητική δύναμη, μεταξύ άλλων.
Ακριβώς όπως το κλιματική επιτάχυνση, η κεντρομετρική επιτάχυνση μετράται σε Κυρία². Ωστόσο, η φυσική έννοια της κεντρομόλης επιτάχυνσης είναι διαφορετική από την έννοια της κλιματικής επιτάχυνσης. Ενώ το τελευταίο δείχνει το μεταβολή του μεγέθους της ταχύτητας, η κεντροπεταλική επιτάχυνση υποδηλώνει α διακύμανση στην κατεύθυνση ταχύτητας, χάρη στον χαρακτήρα διάνυσμα της ταχύτητας σε κυκλική κίνηση.
Ο τύπος χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του μεγέθους της κεντρομόλης επιτάχυνσης ενός σωματιδίου σε MCU είναι όπως ακολουθεί:
Διαβάστε επίσης: Κυκλική κίνηση: MCU και MCUV
Επιλυμένες ασκήσεις σε ομοιόμορφη κυκλική κίνηση
Ερώτηση 1 -Προσδιορίστε τη γωνιακή ταχύτητα ενός σωματιδίου που αναπτύσσει μια ομοιόμορφη κυκλική κίνηση σε μια τροχιά ομοιόμορφης ακτίνας ίση με 0,5 m, με σταθερή ταχύτητα 2,0 m / s.
α) 1,5 rad / s
β) 3,0 rad / s
γ) 4,0 rad / s
δ) 1,0 rad / s
Ανάλυση:
Με βάση τις πληροφορίες που παρέχονται από τη δήλωση άσκησης, θα υπολογίσουμε τη γωνιακή ταχύτητα.
Σύμφωνα με τους υπολογισμούς μας, διαπιστώσαμε ότι η γωνιακή ταχύτητα αυτού του σωματιδίου είναι ίση με 4,0 rad / s, οπότε η σωστή εναλλακτική είναι γράμμα Γ.
Ερώτηση 2 - Ένα σωματίδιο σε ομοιόμορφη κυκλική κίνηση ολοκληρώνει 2 στροφές σε περιφέρεια με ακτίνα ίση με 2,0 m, σε χρονικό διάστημα 4,0 s. Προσδιορίστε την περίοδο και τη συχνότητα αυτής της κίνησης.
α) 0,5 Hz και 2,0 s
β) 0,4 Hz και 4,0 s
γ) 4,0 Hz και 2,0 s
δ) 2,0 Hz και 4,0 s
Ανάλυση:
Η δήλωση αναφέρει ότι το σωματίδιο ολοκληρώνει 2 γύρους σε 4,0 δευτερόλεπτα, πράγμα που δείχνει ότι χρειάζονται 2,0 δευτερόλεπτα για να ολοκληρωθεί κάθε γύρος. Αυτό το αποτέλεσμα, επομένως, είναι η περίοδος. Η συχνότητα, με τη σειρά της, καθορίζεται από το αντίστροφο της περιόδου και πρέπει να είναι ίση με 1/2, δηλαδή 0,5 Hz, οπότε η σωστή εναλλακτική είναι γράμμα Α.
* Για να κατεβάσετε τον χάρτη μυαλού σε PDF, Κάντε κλικ ΕΔΩ!
Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής
