Ruch kołowy (MC) to ruch wykonywany przez ciało po trajektorii kołowej lub krzywoliniowej.
Istnieją ważne wielkości, które należy wziąć pod uwagę podczas wykonywania tego ruchu, których orientacja prędkości jest kątowa. To są okres i częstotliwość.
Okres mierzony w sekundach to przedział czasu. Częstotliwość, która jest mierzona w hercach, jest jej ciągłością, czyli określa, ile razy ma miejsce obrót.
Przykład: Okrążenie ronda może zająć samochodowi x sekund (kropka), co może zrobić raz lub więcej razy (częstotliwość).
Jednolity ruch kołowy
Jednostajny ruch kołowy (MCU) występuje, gdy ciało opisuje krzywoliniową ścieżkę z stała prędkość.
Na przykład łopatki wentylatora, łopatki blendera, diabelski młyn w parku rozrywki i koła w samochodach.
Ruch kołowy jednostajnie zróżnicowany
Jednostajnie zróżnicowany ruch kołowy (MCUV) również opisuje trajektorię krzywoliniową, jednak jego prędkość jest różna podczas kursu.
Tak więc przyspieszony ruch okrężny to taki, w którym obiekt wychodzi ze spoczynku i zaczyna się poruszać.
Wzory ruchu kołowego
W odróżnieniu od ruchów liniowych, ruch kołowy przyjmuje inny rodzaj wielkości, zwany wielkości kątowe, gdzie pomiary podane są w radianach, a mianowicie:
Siła dośrodkowa
TEN siła dośrodkowa występuje w ruchach okrężnych, obliczanych według wzoru Drugiego Prawa Newtona (Zasady dynamiki):
Gdzie,
fado: siła dośrodkowa (N)
m: masa (kg)
do: przyspieszenie dośrodkowe (m/s2)
przyspieszenie dośrodkowe
TEN przyspieszenie dośrodkowe występuje w ciałach, które poruszają się po torze kołowym lub krzywoliniowym, obliczane za pomocą następującego wyrażenia:
Gdzie,
TENdo: przyspieszenie dośrodkowe (m/s2)
v: prędkość (m/s)
r: promień ścieżki kołowej (m)
Pozycja kątowa
Reprezentowane przez grecką literę phi (φ), położenie kątowe opisuje łuk części trajektorii wskazanej przez pewien kąt.
φ = S / r
Gdzie,
φ: pozycja kątowa (rad)
s: pozycja (m)
r: promień okręgu (m)
Przemieszczenie kątowe
Reprezentowane przez Δφ (delta phi), przemieszczenie kątowe określa końcowe położenie kątowe i początkowe położenie kątowe trajektorii.
Δφ = ΔS / r
Gdzie,
Δφ: przemieszczenie kątowe (rad)
S: różnica między pozycją końcową a pozycją początkową (m)
r: promień obwodu (m).
Średnia prędkość kątowa
TEN prędkość kątowa, reprezentowana przez grecką literę omega (ω), wskazuje przemieszczenie kątowe o przedział czasu ruchu na trajektorii.
ωm = Δφ / Δt
Gdzie,
ωm: średnia prędkość kątowa (rad/s)
Δφ: przemieszczenie kątowe (rad)
t. interwał(y) czasu ruchu
Należy zauważyć, że prędkość styczna jest prostopadła do przyspieszenia, które w tym przypadku jest dośrodkowe. Dzieje się tak, ponieważ zawsze wskazuje środek trajektorii i nie jest zerowy.
Średnie przyspieszenie kątowe
Reprezentowane przez grecką literę alfa (α), przyspieszenie kątowe określa przemieszczenie kątowe w przedziale czasu trajektorii.
α = ω / Δt
Gdzie,
α: średnie przyspieszenie kątowe (rad/s2)
ω: średnia prędkość kątowa (rad/s)
t: przedział czasu trajektorii (s)
Zobacz też: Wzory kinematyczne
Ćwiczenia na ruch okrężny
1. (PUC-SP) Lucas został zaprezentowany z wentylatorem, który po 20 sekundach od włączenia osiąga częstotliwość 300 obr./min w jednostajnie przyspieszonym ruchu.
Naukowy duch Lucasa sprawił, że zaczął się zastanawiać, jaka będzie liczba obrotów wykonywanych przez łopatki wentylatora w tym okresie. Korzystając ze swojej wiedzy z zakresu fizyki, odkrył
a) 300 okrążeń
b) 900 okrążeń
c) 18000 okrążeń
d) 50 okrążeń
e) 6000 okrążeń
Prawidłowa alternatywa: d) 50 okrążeń.
Zobacz też: Wzory fizyki
2. (UFRS) Ciało w jednostajnym ruchu kołowym wykonuje 20 obrotów w ciągu 10 sekund. Okres (w s) i częstotliwość (w s-1) ruchu to odpowiednio:
a) 0,50 i 2,0
b) 2,0 i 0,50
c) 0,50 i 5,0
d) 10 i 20
e) 20 i 2,0
Prawidłowa alternatywa: a) 0,50 i 2,0.
Aby uzyskać więcej pytań, zobaczĆwiczenia z ruchu jednostajnego okrężnego.
3. (Unifesp) Ojciec i syn jeżdżą na rowerach i chodzą obok siebie z tą samą prędkością. Wiadomo, że średnica kół roweru ojca jest dwukrotnie większa od średnicy kół roweru syna.
Można powiedzieć, że koła roweru ojca skręcają się z
a) połowa częstotliwości i prędkości kątowej, z jaką obracają się koła roweru dziecięcego.
b) taką samą częstotliwość i prędkość kątową, z jaką obracają się koła roweru dziecka.
c) dwukrotność częstotliwości i prędkości kątowej, z jaką obracają się koła roweru dziecka.
d) ta sama częstotliwość co koła roweru dziecięcego, ale z połową prędkości kątowej.
e) ta sama częstotliwość co koła roweru dziecka, ale z dwukrotnie większą prędkością kątową.
Prawidłowa alternatywa: a) połowa częstotliwości i prędkości kątowej, z jaką obracają się koła roweru dziecka.
Przeczytaj też:
- Jednolity ruch
- Jednolity ruch prostoliniowy
- Ilość ruchu
