תנועה סיבוביתמדים הוא סוג של תנועה המתרחשת עם מְהִירוּתלְטַפֵּסקָבוּעַ לאורך מסלול צורה עָגוֹל. למרות קבלת מדי התואר, תנועה זו היא מוּאָץ, מכיוון שהשינוי בכיוון וקטור המהירות מרמז על קיומו של a תאוצה צנטריפוגלית של כיוון רדיאלי, שכיוונו מצביע על מרכז העקומה.
ראה גם: תנועה אחידה - נוסחאות, מושגים, תרגילים
מבוא לתנועה מעגלית אחידה
תנועה מעגלית אחידה (MCU) הוא חלק בו חלקיק נע לאורך מסלול מעגלי של רדיוס קבוע. בסוג זה של תנועה, הן מהירות סקלרית באשר ל מהירות זוויתית קבועים, אבל התנועה היאמוּאָץ, מכיוון שבסוג מסלול זה חייבת להיות תאוצה, המכוונת לכיוון הרדיוס, תמיד לעבר מרכז העקומה, הנקראת תאוצה צנטריפוגלית.
מאז המסלול המכוסה ב MCU é עָגוֹל, ניתן לחשב את החלל שעובר החלקיק (ΔS) מתוך a קשת היקף, כך שלסיבוב שלם אורך השווה ל- 2πR, כאשר R מייצג את גודל הרדיוס של מעגל זה.
המהירות הסקלרית v do תנועה מעגלית אחידה, בתורו, מחושב על ידי היחס בין מֶרחָבנסעתי (ΔS) ואת לשבורבזְמַן (Δt), כמוצג להלן:
בנוסחה שלעיל, ניתן להפריד בין הכמויות הזוויתיות לבין הכמויות המרחביות. על ידי כך, נוסחה נוספת עבור
מְהִירוּתלְטַפֵּס. נוסחה כזו מראה כי ניתן לחשב את התוצר של מהירות הסקלר בה החלקיק נע, מהתוצר בין מְהִירוּתזוויתי (ω) וה רדיוס שביל (R).
ה מְהִירוּתזוויתי נקרא בדרך כלל תדירותזוויתי וגם מ פְּעִימָה. יחידת המידה שלה היא רדיאן לשנייה (rad / s). עם זאת, מכיוון שהרדיאן הוא א מידת זווית, ולא א כמות פיסית, יחידת המדידה של המהירות הזוויתית, למהדרין, היא ה- s-1, המקביל להרץ (הרץ).
מהירות זוויתית קשורה גם לשתי כמויות חשובות נוספות לתנועות מעגליות: תדר (ו) ו תקופה (T). התדר, שיחידת המידה שלו היא גם הרץ, מציין את כמות הסיבובים שחלקיק מבצעת כל שנייה, בעוד שהתקופה מציינת את הזמן הדרוש לחלקיק זה לעבור הקפה אחת לְהַשְׁלִים. לפיכך, התדירות והתקופות הן מידות פרופורציונליות הפוכות וקשורות. שעון:
אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)
תאוצה צנטריפטלית ב- MCU
ה תאוצה צנטריפוגלית הוא זה ש תמיד להצביע על מרכז העקומה מבוצע על ידי חלקיק בתנועה מעגלית. תאוצה זו יכולה להיות מיוצרת על ידי א גרירה, כוח החיכוך, כוח מגנטי, בין היתר.
בדיוק כמו ה- האצה סקלרית, תאוצה צנטריפטלית נמדדת ב גברת². עם זאת, המשמעות הפיזית של תאוצה צנטריפטלית שונה מהמשמעות של תאוצה סקלרית. בעוד האחרון מציין את וריאציה בעוצמת המהירות, האצה צנטריפטלית מציינת א וריאציה בכיוון המהירות, בזכות הדמות וֶקטוֹר של מהירות בתנועה מעגלית.
ה נוּסחָה משמש לחישוב גודל האצה הצנטריפטלית של חלקיק ב MCU הוא כדלקמן:
קרא גם: תנועה מעגלית: MCU ו- MCUV
תרגילים נפתרו בתנועה מעגלית אחידה
שאלה 1 -קבע מהירות זוויתית של חלקיק המפתח תנועה מעגלית אחידה במסלול של רדיוס אחיד השווה ל 0.5 מ ', במהירות קבועה של 2.0 מ / ש.
א) 1.5 רד / שנ
ב) 3.0 רד / שנ
ג) 4.0 רד / שנ
ד) 1.0 רד / שנ
פתרון הבעיה:
על סמך המידע שמסר הצהרת התרגיל, נחשב את מהירות הזווית.
על פי החישובים שלנו, מצאנו שמהירות הזווית של חלקיק זה שווה ל -4.0 רד / שנ, ולכן האלטרנטיבה הנכונה היא אות ג '.
שאלה 2 - חלקיק בתנועה מעגלית אחידה משלים 2 סיבובים בהיקף ברדיוס השווה 2.0 מ ', במרווח זמן של 4.0 שניות. קבע את התקופה והתדירות של תנועה זו.
א) 0.5 הרץ ו- 2.0 שניות
ב) 0.4 הרץ ו -4.0 שניות
ג) 4.0 הרץ ו- 2.0 שניות
ד) 2.0 הרץ ו 4.0 שניות
פתרון הבעיה:
ההצהרה קובעת שהחלקיק משלים 2 סיבובים תוך 4.0 שניות, מה שמעיד שנדרש 2.0 שניות להשלמת כל סיבוב. תוצאה זו, אפוא, היא התקופה. התדר, בתורו, מוגדר על ידי ההופכי של התקופה ועליו להיות שווה ל- 1/2, כלומר 0.5 הרץ, ולכן האלטרנטיבה הנכונה היא מכתב.
* להורדת מפת החשיבה ב- PDF, לחץ כאן!
מאת רפאל הלרברוק
מורה לפיזיקה
