תנועה מעגלית: אחידה ומגוונת באופן אחיד

התנועה המעגלית (MC) היא כזו שמבוצעת על ידי גוף במסלול מעגלי או עקום.

ישנם כמויות חשובות שיש לקחת בחשבון בעת ​​ביצוע תנועה זו, שכיוון המהירות שלהן הוא זוויתי. אלה התקופה והתדירות.

התקופה שנמדדת בשניות היא פרק הזמן. התדר, שנמדד בהרץ, הוא המשכיותו, כלומר הוא קובע כמה פעמים הסיבוב מתרחש.

דוגמא: מכונית יכולה לקחת x שניות (נקודה) כדי לסובב כיכר שהיא יכולה לעשות פעם אחת או יותר (תדירות).

תנועה מעגלית אחידה

תנועה מעגלית אחידה (MCU) מתרחשת כאשר גוף מתאר מסלול מפותל עם מהירות קבועה.

למשל, להבי המאוורר, להבי הבלנדר, גלגל הגן בפארק השעשועים והגלגלים על מכוניות.

תנועה מעגלית מגוונת באופן אחיד

התנועה המעגלית המגוונת באופן אחיד (MCUV) מתארת ​​גם מסלול מפותל, אולם זה המהירות משתנה במשך הקורס.

לפיכך, תנועה מעגלית מואצת היא פעולה בה אובייקט יוצא ממנוחה ומתחיל לנוע.

נוסחאות תנועה מעגליות

שונה מתנועות ליניאריות, תנועה מעגלית מאמצת סוג אחר של גודל, הנקרא גודל זוויתי, כאשר המדידות הן ברדיאנים, כלומר:

כוח צנטריפטלי

ה כוח צנטריפטלי קיים בתנועות מעגליות, המחושב לפי הנוסחה של החוק השני של ניוטון (עקרון הדינמיקה):

איפה,

F_ç: כוח צנטריפטלי (N)
M: מסה (ק"ג)
ה_ç: תאוצה צנטריפטלית (m / s²)

תאוצה צנטריפוגלית

ה תאוצה צנטריפוגלית מתרחש בגופים העוקבים אחר מסלול מעגלי או עקום, ומחושב על ידי הביטוי הבא:

איפה,

ה_ç: תאוצה צנטריפטלית (m / s²)
v: מהירות (m / s)
ר: רדיוס שביל מעגלי (מ ')

מיקום זוויתי

מיוצג על ידי האות היוונית phi (φ), המיקום הזוויתי מתאר את קשת החלק של המסלול שמצוינת בזווית מסוימת.

φ = S / r

איפה,

φ: מיקום זוויתי (rad)
ס: מיקום (מ ')
ר: רדיוס המעגל (מ ')

תזוזה זוויתית

מיוצג על ידי Δφ (delta phi), העקירה הזוויתית מגדירה את המיקום הזוויתי הסופי ואת המיקום הזוויתי הראשוני של המסלול.

Δφ = ΔS / r

איפה,

Δφ: תזוזה זוויתית (ראד)
ס: ההבדל בין עמדת הקצה למצב ההתחלה (מ ')
ר: רדיוס ההיקף (מ ').

מהירות זוויתית ממוצעת

ה מהירות זוויתית, המיוצג על ידי האות היוונית אומגה (ω), מציין את העקירה הזוויתית על ידי מרווח הזמן של התנועה במסלול.

ω_M = Δφ / Δt

איפה,

ω_M: מהירות זוויתית ממוצעת (rad / s)
Δφ: תזוזה זוויתית (ראד)
t. מרווח זמן תנועה

יש לציין כי המהירות המשיקית מאונכת לתאוצה שבמקרה זה היא צנטריפטלית. הסיבה לכך היא שתמיד מצביע על מרכז המסלול ואינו אפס.

האצה זוויתית ממוצעת

מיוצג על ידי האות היוונית אלפא (α), התאוצה הזוויתית קובעת את העקירה הזוויתית לאורך מרווח הזמן של המסלול.

α = ω / Δt

איפה,

α: ממוצע תאוצה זוויתית (rad / sec²)
ω: מהירות זוויתית ממוצעת (rad / s)
t: מרווח זמן / מסלולים

ראה גם: נוסחאות קינמטיקה

תרגילים בתנועה מעגלית

1. (PUC-SP) לוקאס הוצג עם מאוורר, לאחר שנות ה -20 לאחר הפעלתו, מגיע לתדר של 300 סל"ד בתנועה מואצת באופן אחיד.

רוחו המדעית של לוקאס גרמה לו לתהות מה יהיה מספר הפניות שעשו להבי המאוורר בתקופה זו. באמצעות הידע שלו בפיזיקה, הוא מצא

א) 300 הקפות
ב) 900 הקפות
ג) 18000 הקפות
ד) 50 הקפות
ה) 6000 הקפות

ראה תשובה

חלופה נכונה: ד) 50 הקפות.

ראה גם: נוסחאות פיזיקה

2. (UFRS) גוף בתנועה מעגלית אחידה משלים 20 סיבובים תוך 10 שניות. התקופה (ב) ותדירות (ב -1) של התנועה הם, בהתאמה:

א) 0.50 ו- 2.0
ב) 2.0 ו -0.50
ג) 0.50 ו -5.0
ד) 10 ו -20
ה) 20 ו- 2.0

ראה תשובה

חלופה נכונה: א) 0.50 ו- 2.0.

לשאלות נוספות עיין בתרגילים על תנועה מעגלית אחידה.

3. (יוניפספ) האב והבן רוכבים על אופניהם והולכים זה לצד זה באותה מהירות. ידוע שקוטר הגלגלים על אופני האב הוא כפול מקוטר הגלגלים על אופני הבן.

ניתן לומר שגלגלי האופניים של האב מסתובבים עם

א) מחצית התדירות ומהירות הזווית בה גלגלי האופניים של הילד מסתובבים.
ב) אותו תדר ומהירות זוויתית שבהם מסתובבים גלגלי האופניים של הילד.
ג) התדירות והמהירות הזוויתית שבהם מסתובבים גלגלי האופניים של הילד.
ד) תדירות זהה לגלגלי האופניים של הילד, אך במחצית המהירות הזוויתית.
ה) תדר זהה לזה של גלגלי האופניים של הילד, אך במהירות כפולה מהזווית.

ראה תשובה

חלופה נכונה: א) חצי מהתדירות ומהירות הזווית בה גלגלי האופניים של הילד מסתובבים.

קרא גם:

• תנועה אחידה
• תנועה זוויתית אחידה
• כמות התנועה