De cirkelvormige beweging (MC) is er een die wordt uitgevoerd door een lichaam in een cirkelvormig of kromlijnig traject.
Er zijn belangrijke grootheden waarmee rekening moet worden gehouden bij het uitvoeren van deze beweging, waarvan de snelheidsoriëntatie hoekig is. Dit zijn de periode en de frequentie.
De periode, die wordt gemeten in seconden, is de tijdspanne. De frequentie, gemeten in hertz, is de continuïteit, dat wil zeggen, het bepaalt hoe vaak de rotatie plaatsvindt.
Voorbeeld: Een auto kan x seconden (periode) nodig hebben om een rotonde af te ronden, wat hij één of meerdere keren (frequentie) kan doen.
Uniforme cirkelvormige beweging
Uniforme cirkelvormige beweging (MCU) treedt op wanneer een lichaam een kromlijnig pad beschrijft met constante snelheid.
Bijvoorbeeld de ventilatorbladen, de blenderbladen, het reuzenrad in het pretpark en de wielen van auto's.
Uniform gevarieerde cirkelbeweging
De uniform gevarieerde cirkelvormige beweging (MCUV) beschrijft ook een kromlijnig traject, maar de snelheid varieert tijdens de cursus.
Een versnelde cirkelvormige beweging is dus een beweging waarbij een object uit de rust komt en begint te bewegen.
Cirkelvormige bewegingsformules
Anders dan lineaire bewegingen, neemt cirkelvormige beweging een ander type grootte aan, genaamd hoekmagnitudes, waarbij de metingen in radialen zijn, namelijk:
Middelpuntzoekende kracht
DE middelpuntzoekende kracht is aanwezig in cirkelvormige bewegingen, berekend met behulp van de formule van de tweede wet van Newton (principe van dynamiek):
Waar,
Fç: middelpuntzoekende kracht (N)
m: massa (kg)
Deç: centripetale versnelling (m/s2)
middelpuntzoekende versnelling
DE middelpuntzoekende versnelling komt voor in lichamen die een cirkelvormig of kromlijnig traject volgen, berekend door de volgende uitdrukking:
Waar,
DEç: centripetale versnelling (m/s2)
v: snelheid (m/s)
r: straal van cirkelvormig pad (m)
Hoekpositie
Vertegenwoordigd door de Griekse letter phi (φ), beschrijft de hoekpositie de boog van een deel van het traject aangegeven door een bepaalde hoek.
φ = S / r
Waar,
φ: hoekpositie (rad)
zo: positie (m)
r: straal van de cirkel (m)
Hoekverplaatsing
Vertegenwoordigd door Δφ (delta phi), definieert de hoekverplaatsing de uiteindelijke hoekpositie en de initiële hoekpositie van het traject.
Δφ = ΔS / r
Waar,
Δφ: hoekverplaatsing (rad)
zo: verschil tussen eindpositie en startpositie (m)
r: straal van de omtrek (m).
Gemiddelde hoeksnelheid
DE hoeksnelheid, weergegeven door de Griekse letter omega (ω), geeft de hoekverplaatsing aan door het tijdsinterval van de beweging in het traject.
ωm = Δφ / Δt
Waar,
ωm: gemiddelde hoeksnelheid (rad/s)
Δφ: hoekverplaatsing (rad)
t. beweging tijdsinterval(s)
Opgemerkt moet worden dat de tangentiële snelheid loodrecht staat op de versnelling die in dit geval centripetaal is. Dit komt omdat het altijd naar het midden van het traject wijst en niet nul is.
Gemiddelde hoekversnelling
Vertegenwoordigd door de Griekse letter alpha (α), bepaalt de hoekversnelling de hoekverplaatsing over het tijdsinterval van het traject.
α = ω / Δt
Waar,
α: gemiddelde hoekversnelling (rad/sec2)
ω: gemiddelde hoeksnelheid (rad/s)
t: traject tijdsinterval (s)
Zie ook: Kinematica formules
Oefeningen op cirkelvormige beweging
1. (PUC-SP) Lucas kreeg een ventilator voorgeschoteld die, 20 seconden na het inschakelen, een frequentie van 300 tpm bereikt in een gelijkmatig versnelde beweging.
Lucas' wetenschappelijke geest deed hem afvragen wat het aantal omwentelingen van de ventilatorbladen in die periode zou zijn. Met behulp van zijn kennis van de natuurkunde vond hij:
a) 300 ronden
b) 900 ronden
c) 18000 ronden
d) 50 ronden
e) 6000 ronden
Correct alternatief: d) 50 ronden.
Zie ook: Fysische formules
2. (UFRS) Een lichaam in eenparige cirkelvormige beweging voltooit 20 omwentelingen in 10 seconden. De periode (in s) en frequentie (in s-1) van de beweging zijn respectievelijk:
a) 0,50 en 2,0
b) 2,0 en 0,50
c) 0,50 en 5,0
d) 10 en 20
e) 20 en 2.0
Correct alternatief: a) 0,50 en 2,0.
Voor meer vragen, zie deOefeningen over uniforme cirkelbewegingen.
3. (Unifesp) Vader en zoon fietsen en lopen zij aan zij met dezelfde snelheid. Het is bekend dat de diameter van de wielen op de fiets van de vader twee keer de diameter van de wielen op de fiets van de zoon is.
Men kan zeggen dat de wielen van de vaders fiets meedraaien met
a) halve frequentie en hoeksnelheid waarmee de wielen van de kinderfiets draaien.
b) dezelfde frequentie en hoeksnelheid waarmee de wielen van de kinderfiets draaien.
c) tweemaal de frequentie en hoeksnelheid waarmee de wielen van de kinderfiets draaien.
d) dezelfde frequentie als de wielen van de kinderfiets, maar met de helft van de hoeksnelheid.
e) dezelfde frequentie als de wielen van de kinderfiets, maar met tweemaal de hoeksnelheid.
Correct alternatief: a) halve frequentie en hoeksnelheid waarmee de wielen van de kinderfiets draaien.
Lees ook:
- Uniforme beweging
- Uniforme rechtlijnige beweging
- Hoeveelheid beweging
