Kiertoliike: Tasainen ja vaihteleva

Pyöreä liike (MC) on sellainen, jonka keho suorittaa pyöreällä tai kaarevalla liikeradalla.

Tätä liikettä suoritettaessa on otettava huomioon tärkeät määrät, joiden nopeussuunta on kulmikas. Nämä ovat jakso ja taajuus.

Aika, joka mitataan sekunteina, on ajanjakso. Taajuus, joka mitataan hertseinä, on sen jatkuvuus, eli se määrittää kuinka monta kertaa kierto tapahtuu.

Esimerkki: Autolla voi kulua x sekuntia (jakso) kiertoliittymän kiertämiseen, minkä se voi tehdä yhden tai useamman kerran (taajuus).

Yhtenäinen pyöreä liike

Tasainen pyöreä liike (MCU) tapahtuu, kun runko kuvaa kaarevan reitin tasainen vauhti.

Esimerkiksi tuulettimen siivet, tehosekoittimen terät, huvipuiston maailmanpyörä ja autojen pyörät.

Yhtenäisesti vaihteleva pyöreä liike

Tasaisesti vaihteleva pyöreä liike (MCUV) kuvaa myös kaarevaa liikerataa, kuitenkin sen nopeus vaihtelee kurssin aikana.

Siten kiihtynyt pyöreä liike on sellainen, jossa esine tulee lepotilasta ja alkaa liikkua.

Pyöreän liikkeen kaavat

Eri lineaarisista liikkeistä, pyöreä liike käyttää toisen tyyppistä suuruutta, nimeltään

kulman suuruudet, jossa mittaukset ovat radiaaneina, nimittäin:

Keskihakuvoima

THE keskihakuvoima esiintyy pyöreissä liikkeissä, laskettuna Newtonin toisen lain kaavalla (dynamiikan periaate):

Missä,

F_ç: keskisuuntainen voima (N)
m: massa (kg)
_ç: keskisuuntainen kiihtyvyys (m / s²)

sentripetaalikiihtyvyys

THE sentripetaalikiihtyvyys tapahtuu kehoissa, jotka seuraavat pyöreää tai kaarevaa liikerataa, laskettuna seuraavalla lausekkeella:

Missä,

THE_ç: keskisuuntainen kiihtyvyys (m / s²)
v: nopeus (m / s)
r: pyöreän polun säde (m)

Kulma-asento

Kreikkalaisen kirjaimen phi (φ) edustama kulma-asema kuvaa tietyn kulman osoittaman liikeradan osan kaaren.

φ = S / r

Missä,

φ: kulma-asento (rad)
s: asento (m)
r: ympyrän säde (m)

Kulman siirtymä

Kulmapoikkeama, jota edustaa Δφ (delta phi), määrittelee liikeradan lopullisen kulma-aseman ja alkukulman asennon.

Δφ = ΔS / r

Missä,

Δφ: kulmapoikkeama (rad)
S: loppu- ja lähtöasennon ero (m)
r: ympyrän säde (m).

Keskimääräinen kulmanopeus

THE kulmanopeus, jota edustaa kreikkalainen kirjain omega (ω), osoittaa kulmapoikkeaman liikeradan aikavälillä.

ω_m = Δφ / Δt

Missä,

ω_m: keskimääräinen kulmanopeus (rad / s)
Δφ: kulmapoikkeama (rad)
t. liikkeen aikaväli (t)

On huomattava, että tangentiaalinen nopeus on kohtisuorassa kiihtyvyyteen, joka tässä tapauksessa on keskipitkä. Tämä johtuu siitä, että se osoittaa aina lentoradan keskelle eikä ole nolla.

Keskimääräinen kulmakiihtyvyys

Kreikkakirjaimella alfa (α) edustettu kulmakiihtyvyys määrää kulmapoikkeaman liikeradan aikavälillä.

α = ω / Δt

Missä,

α: keskimääräinen kulmakiihtyvyys (rad / s²)
ω: keskimääräinen kulmanopeus (rad / s)
t: liikeradan aikaväli (t)

Katso myös: Kinematiikan kaavat

Harjoitukset pyöreälle liikkeelle

1. (PUC-SP) Lucas sai tuulettimen, joka 20 sekunnin kuluttua käynnistämisestä saavuttaa 300 rpm: n taajuuden tasaisesti kiihtyneessä liikkeessä.

Lucasin tieteellinen henki sai hänet miettimään, kuinka monta tuulettimen siipien kierrosta kyseisenä ajanjaksona olisi. Käyttämällä fysiikan tietämystään hän löysi

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

Katso Vastaus

Oikea vaihtoehto: d) 50 kierrosta.

Katso myös: Fysiikan kaavat

2. (UFRS) Tasaisella pyöreällä liikkeellä oleva kappale suorittaa 20 kierrosta 10 sekunnissa. Liikkeen jakso (s) ja taajuus (s-1) ovat vastaavasti:

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

Katso Vastaus

Oikea vaihtoehto: a) 0,50 ja 2,0.

Lisää kysymyksiä, katsoHarjoitukset yhtenäisestä ympyräliikkeestä.

3. (Unifesp) Isä ja poika ajavat polkupyörällä ja kävelevät rinnakkain samalla nopeudella. Isän polkupyörän pyörien halkaisija on tiedossa kaksinkertainen poikansa polkupyörän halkaisija.

Voidaan sanoa, että isän polkupyörän pyörät pyörivät

a) puolet taajuudesta ja kulmanopeudesta, jolla lapsen polkupyörän pyörät pyörivät.
b) sama taajuus ja kulmanopeus, jolla lapsen polkupyörän pyörät pyörivät.
c) kaksinkertainen taajuus ja kulmanopeus, jolla lapsen polkupyörän pyörät pyörivät.
d) sama taajuus kuin lapsen polkupyörän pyörät, mutta puolet kulmanopeudesta.
e) sama taajuus kuin lapsen polkupyörän pyörät, mutta kaksinkertaisella kulmanopeudella.

Katso Vastaus

Oikea vaihtoehto: a) puolet taajuudesta ja kulmanopeudesta, jolla lapsen polkupyörän pyörät pyörivät.

Lue myös:

• Yhtenäinen liike
• Yhtenäinen suoraviivainen liike
• Liikkeen määrä