Ringliikumine: ühtlane ja ühtlaselt mitmekesine

Ringliikumine (MC) on selline, mille keha sooritab ringikujulisel või kõverjoonelisel trajektooril.

Selle liikumise sooritamisel tuleb arvestada oluliste suurustega, mille kiiruse orientatsioon on nurgeline. Need on periood ja sagedus.

Periood, mida mõõdetakse sekundites, on ajavahemik. Hertsides mõõdetav sagedus on selle järjepidevus, see tähendab, et see määrab mitu korda pöörlemine toimub.

Näide: Ringteel ringi sõitmiseks võib kuluda autol x sekundit (periood), mida ta saab teha üks või mitu korda (sagedus).

Ühtne ringliikumine

Ühtlane ringliikumine (MCU) tekib siis, kui keha kirjeldab kumerat rada pidev kiirus.

Näiteks ventilaatori labad, segisti labad, lõbustuspargi vaateratas ja autode rattad.

Ühtlaselt mitmekesine ringliikumine

Ühtlaselt varieeruv ümmargune liikumine (MCUV) kirjeldab ka kõverjoonelist trajektoori kiirus varieerub kursuse ajal.

Seega on kiirendatud ümmargune liikumine, mille korral objekt väljub puhkusest ja hakkab liikuma.

Ümmarguse liikumise valemid

Erinevalt lineaarsetest liikumistest võtab ringliikumine vastu teist tüüpi suurusjärku

nurgasuurused, kus mõõtmised on radiaanides, nimelt:

Tsentripetaalne jõud

THE tsentripetaalne jõud esineb ringliikumistes, arvutatuna Newtoni teise seaduse (dünaamika põhimõte) valemi abil:

Kus

F_ç: tsentripetaalne jõud (N)
m: mass (kg)
The_ç: tsentripetaalne kiirendus (m / s²)

tsentripetaalne kiirendus

THE tsentripetaalne kiirendus esineb kehades, mis järgivad ümmargust või kõverjoonelist trajektoori, arvutatuna järgmise avaldise abil:

Kus

THE_ç: tsentripetaalne kiirendus (m / s²)
v: kiirus (m / s)
r: ringikujuline raadius (m)

Nurgaasend

Kreeka tähega phi (φ) esindatud nurgaasukoht kirjeldab trajektoori osa nurka tähistatud kaare.

φ = S / r

Kus

φ: nurgaasend (rad)
s: asend (m)
r: ringi raadius (m)

Nurga nihe

Δφ (delta phi) tähistab nurknihe määratleb trajektoori lõpliku nurkpositsiooni ja esialgse nurkpositsiooni.

Δφ = ΔS / r

Kus

Δφ: nurga nihe (rad)
S: lõpp-positsiooni ja stardipositsiooni vahe (m)
r: ringi raadius (m).

Keskmine nurkkiirus

THE nurkkiirus, mida tähistab kreeka täht omega (ω), näitab nurknihkumist trajektoori liikumise ajaintervalliga.

ω_m = Δφ / Δt

Kus

ω_m: keskmine nurkkiirus (rad / s)
Δφ: nurga nihe (rad)
t. liikumise ajaintervall (id)

Tuleb märkida, et tangentsiaalkiirus on risti kiirendusega, mis antud juhul on tsentripetaalne. Seda seetõttu, et see osutab alati trajektoori keskele ega ole null.

Keskmine nurkkiirendus

Kreeka tähega alfa (α) tähistatud nurkkiirendus määrab nurkade nihke trajektoori ajaintervalli ulatuses.

α = ω / Δt

Kus

α: keskmine nurkkiirendus (rad / sek²)
ω: keskmine nurkkiirus (rad / s)
t: trajektoori ajaintervall (id)

Vaadake ka: Kinemaatika valemid

Ümmarguse liikumise harjutused

1. (PUC-SP) Lucasele esitati ventilaator, mis 20-aastaselt pärast sisselülitamist saavutab ühtlaselt kiirendatud liikumise korral sageduse 300 pööret minutis.

Lucase teaduslik vaim pani teda mõtlema, kui suur oleks ventilaatorite poolt sellel ajavahemikul tehtud pöörete arv. Kasutades oma füüsikateadmisi, leidis ta

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

Vt vastus

Õige alternatiiv: d) 50 ringi.

Vaadake ka: Füüsika valemid

2. (UFRS) Ühtlase ümmarguse liikumisega keha sooritab 20 pööret 10 sekundiga. Liikumise periood (s) ja sagedus (s-1) on vastavalt:

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

Vt vastus

Õige alternatiiv: a) 0,50 ja 2,0.

Lisaküsimuste saamiseks vaadakeHarjutused ühtse ringliikumise kohta.

3. (Unifesp) Isa ja poeg sõidavad rattaga ja kõnnivad kõrvuti sama kiirusega. On teada, et isa jalgratta rataste läbimõõt on kaks korda suurem kui poja jalgratastel.

Võib öelda, et isa jalgratta rattad pöörlevad koos

a) pool sagedusest ja nurkkiirusest, millega lapse jalgratta rattad pöörlevad.
b) sama sagedus ja nurkkiirus, millega lapse jalgratta rattad pöörlevad.
c) kahekordne sagedus ja nurkkiirus, millega lapse jalgratta rattad pöörlevad.
d) sama sagedus kui lapse jalgratta ratastel, kuid poole nurkkiirusega.
e) sama sagedus kui lapse jalgratta ratastel, kuid kahekordse nurkkiirusega.

Vt vastus

Õige alternatiiv: a) pool sagedust ja nurkkiirust, millega lapse jalgratta rattad pöörlevad.

Loe ka:

• Ühtne liikumine
• Ühtne sirgjooneline liikumine
• Liikumise kogus