ወጥ የሆነ የክብ እንቅስቃሴ

ስለ ዩኒፎርም ሰርኩላር እንቅስቃሴ ጽሑፍ

በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ፣ ብዙውን ጊዜ ወጥ የሆነ ክብ እንቅስቃሴ የሚያደርጉ ነገሮች ያጋጥሙናል። አንድ ወጥ የሆነ ነገር የሚያሳይ ምሳሌ ክብ እንቅስቃሴ ሁለተኛው እጅ፣ ደቂቃ እጅ እና በአናሎግ ሰዓት ላይ የሰዓት መርፌ ናቸው። ሁለተኛው መርፌ ሁልጊዜ በ360 አንግል ይሽከረከራል^o ለ 60 ሰከንዶች (አንድ ደቂቃ) ወይም በ6 ይሽከረከራል^o ለአንድ ሰከንድ አንግል። የደቂቃው መርፌ ሁልጊዜ በ360 ይሽከረከራል^o ለ60 ደቂቃዎች (አንድ ሰዓት) አንግል ወይም በ6 አዙር^o ለአንድ ደቂቃ የሚሆን አንግል። የሰዓት መርፌ ሁልጊዜም 360 ይሽከረከራል^o ለ24 ሰዓታት (አንድ ቀን)። አንድ ነገር እንደ ሁለተኛ መርፌ፣ ደቂቃ መርፌ ወይም የሰዓት መርፌ ባሉ መደበኛ ክብ ውስጥ ከተንቀሳቀሰ እቃዎቹ የክብ እንቅስቃሴ እያደረጉ ነው ይባላል። በክብ እንቅስቃሴ የሚንቀሳቀሱ ነገሮችን ምሳሌዎች ማሰብ ይችላሉ?

የአንድ ወጥ ክብ እንቅስቃሴ ፍቺ

ወጥ የሆነ ክብ እንቅስቃሴ ሁለት ትርጉሞች አሉት። በመጀመሪያ፣ አንድ ነገር አንድ ወጥ ያልሆነ ክብ እንቅስቃሴ ያደርጋል ይባላል፤ ዕቃው በክበብ ውስጥ እስካለ ድረስ የነገሩ ፍጥነት ሁልጊዜ ቋሚ ከሆነ ወይም የእያንዳንዱ የነገሩ ክፍል ፍጥነት ሁልጊዜ ቋሚ ከሆነ። ሁለተኛ፣ የነገሩ አንግል ፍጥነት ሁልጊዜ ቋሚ ከሆነ አንድ ነገር አንድ ወጥ የሆነ ክብ እንቅስቃሴ እያደረገ ነው ይባላል። አንግል ፍጥነት የቬክተር ብዛት ነው። ስለዚህ፣ አንግል ፍጥነት የማዕዘን ፍጥነት መጠን እና አቅጣጫን ያካትታል። የአንድ ወጥ የሆነ ክብ እንቅስቃሴ ትርጉም በተሻለ ለመረዳት፣ የሚከተለውን ምሳሌ ይመልከቱ።

የማዕዘን ፍጥነት (ω) ቋሚ ነው

ሁለተኛውን መርፌ በአናሎግ የግድግዳ ሰዓት ላይ ይገምግሙ። ሁለተኛው መርፌ ሲሽከረከር፣ የሁለተኛው መርፌ ክፍሎች በሙሉ፣ በመጨረሻው፣ በመሃል እና በአዝማኑ አቅራቢያ የሚገኙት፣ አንድ ላይ ይሽከረከራሉ። ምክንያቱም የሁለተኛው መርፌ ክፍሎች በሙሉ አንድ ላይ ይሽከረከራሉ፣ ሁለተኛው መርፌ በ360 አንግል ሲሽከረከር^o (አንድ አብዮት)፣ የሁለተኛው እጅ ሁሉም ክፍሎች በ360 አንግል ይሽከረከራሉ^o (አንድ አብዮት)። ሁለተኛው መርፌ 36 ሲወስድ^o (አንድ አብዮት) አንግል ለ60 ሰከንዶች (አንድ ደቂቃ)፣ የሁለተኛው መርፌ ሁሉም ክፍሎች 360ውንም ያሽከረክራሉ።^o አንግል ለ60 ሰከንዶች (አንድ ደቂቃ)።

የሁለተኛው መርፌ የማዕዘን ፍጥነት 6 ነው ^o/ ሰ.

ω = አንግል ፍጥነት፣ θ = አንግል፣ t = ጊዜ

የሁለተኛው መርፌ የማዕዘን ፍጥነት ሁልጊዜ 6 ነው ^o/ሰ እና የሁለተኛው መርፌ የማዕዘን ፍጥነት (የማሽከርከር አቅጣጫ) አቅጣጫ ሁልጊዜ ቋሚ ነው።

ፍጥነት (v) ቋሚ ነው

ሁለተኛው መርፌ ለ60 ሰከንዶች (አንድ ደቂቃ) ሲሽከረከር፣ የሁለተኛው መርፌ ክፍሎች በሙሉ፣ ወደ ዘንግ ቅርብ ወይም ከዘንግ ርቀው፣ ለ60 ሰከንዶች (አንድ ደቂቃ) ይሽከረከራሉ። የሁለተኛው መርፌ ክፍሎች በሙሉ የጊዜ ክፍተት ተመሳሳይ ቢሆንም፣ ማለትም 60 ሰከንዶች፣ በሁለተኛው መርፌ በእያንዳንዱ ክፍል ውስጥ የሚያልፈው የመንገዱ ርዝመት ይለያያል። ከዘንግ ጋር ቅርብ የሆነው የሁለተኛው መርፌ ክፍል አጭር የመንገዱ አቅጣጫ አለው፣ ከዘንግ ደግሞ የራቀው የሁለተኛው መርፌ ክፍል ደግሞ ረዘም ያለ የመንገዱ አቅጣጫ አለው።

v = ፍጥነት፣ d = ርዝመት፣ t = የጊዜ ክፍተት፣ T = ጊዜ (አንድ ዙር ለማዞር የሚያስፈልገው ጊዜ)፣ r = ከዙሪያው ዘንግ ርቀት።

በፍጥነቱ ቀመር ላይ በመመስረት፣ የሁለተኛው መርፌ እያንዳንዱ ክፍል ፍጥነት ከዙሪያ ዘንግ (r) ባለው ርቀት ላይ የተመሰረተ ነው ብሎ መደምደም ይቻላል። ከዘንግ (ትልቅ) በራቀ ቁጥር ፍጥነቱ ይጨምራል። የመርፌው እያንዳንዱ ክፍል ፍጥነት የተለየ ቢሆንም፣ የመርፌው እያንዳንዱ ክፍል ፍጥነት ሁልጊዜ ቋሚ ነው።

ሴንትሪፔታል ማፋጠን

በክብ እንቅስቃሴ ውስጥ ሁለት አይነት የፍጥነት ዓይነቶች አሉ፤ እነሱም አንግል ማፋጠን እና መስመራዊ ማፋጠን ናቸው። አንግል ማፋጠን የሚከሰተው አንግል ማፋጠን (አንግል ማፋጠን) ወይም የማዕዘን ፍጥነት አቅጣጫ ሲቀየር ነው። መስመራዊ ከመሆን ይልቅ የፍጥነት ፍጥነት ወይም አቅጣጫ ሲቀየር ፍጥነት ይከሰታል። በአንድ ወጥ የሆነ የክብ እንቅስቃሴ ውስጥ የማዕዘን ፍጥነት እና አቅጣጫ ሁልጊዜ ቋሚ ናቸው። ስለዚህ፣ በአንድ ወጥ የሆነ የክብ እንቅስቃሴ ውስጥ ምንም አይነት የማዕዘን ማፋጠን የለም። በአንድ ወጥ የሆነ የክብ እንቅስቃሴ ውስጥ፣ ፍጥነት ብቻ ሁልጊዜ ቋሚ ነው። የፍጥነት አቅጣጫ ያለማቋረጥ ይለዋወጣል ወይም ቋሚ አይደለም። የመስመራዊ ፍጥነት አቅጣጫ በየጊዜው ስለሚለዋወጥ፣ በአንድ ወጥ የሆነ የክብ እንቅስቃሴ ውስጥ መስመራዊ ማፋጠን መኖር አለበት።

በፍጥነት አቅጣጫ ለውጦች ምክንያት የሚከሰት ፍጥነት ሴንትሪፔታል ማጣደፍ ይባላል። ሴንትሪፔታል ማጣደፍ ራዲያል ማጣደፍም ይባላል። ሴንትሪፔታል ማጣደፍ ወይም ራዲያል ማጣደፍ መስመራዊ ማጣደፍ አይነት ነው። ሴንትሪፔታል ማጣደፍ የቬክተር ብዛት ነው። ስለዚህ ሴንትሪፔታል ማጣደፍ መጠን እና አቅጣጫ አለው።

የሴንትሪፔታል ፍጥነት መጠን፡

a_c = የሴንትሪፔታል ፍጥነት መጠን

v = ፍጥነት

r = ከዘንግ ያለው ርቀት

ω = አንግል ፍጥነት

ስለ አንድ ወጥ የሆነ ክብ እንቅስቃሴ ጽንሰ-ሀሳባዊ ጥያቄዎች እና መልሶች

1. ጥያቄ; ወጥ የሆነ የክብ እንቅስቃሴ ማለት ምን ማለት ነው? መልስ: ወጥ የሆነ የክብ እንቅስቃሴ ማለት በክብ መንገድ ላይ በቋሚ ፍጥነት የሚንቀሳቀስ ነገር እንቅስቃሴን ያመለክታል።
2. ጥያቄ; አንድ ወጥ የሆነ ክብ እንቅስቃሴ ያለው ነገር ምን አይነት ፍጥነት ያጋጥመዋል? መልስ: ወጥ የሆነ ክብ እንቅስቃሴ ያለው ነገር ሁልጊዜ ወደ ክብ መንገዱ መሃል የሚመራ ማዕከላዊ ፍጥነት ያጋጥመዋል።
3. ጥያቄ; የአንድ ነገር ፍጥነት በአንድ ወጥ የሆነ ክብ እንቅስቃሴ እንዴት ይለወጣል? መልስ: በአንድ ወጥ የሆነ የክብ እንቅስቃሴ፣ የፍጥነት መጠኑ ቋሚ ሆኖ ይቆያል፣ ነገር ግን አቅጣጫው ያለማቋረጥ ይለወጣል፣ ስለዚህ ፍጥነቱ ቋሚ አይደለም።
4. ጥያቄ; የሴንትሪፔታል ፍጥነት መጠን ቀመርን ይግለጹ እና ያብራሩ። መልስ: የሴንትሪፔታል ማጣደፍ መጠን ቀመር a = v²/r ሲሆን፣ v የነገሩ ፍጥነት ሲሆን r ደግሞ የክብ መንገዱ ራዲየስ ነው። ይህ ቀመር ማጣደፍ በቀጥታ ከፍጥነቱ ካሬ ጋር ተመጣጣኝ እና ከራዲየስ ጋር በተገላቢጦሽ ተመጣጣኝ መሆኑን ያሳያል።
5. ጥያቄ; ፀሐይን የምትዞር ፕላኔት የሴንትሪፔታል ኃይል የሚያቀርበው ምንድን ነው? መልስ: በፕላኔቷ እና በፀሐይ መካከል ያለው የስበት ኃይል ፕላኔቷ በምህዋሯ ውስጥ እንድትንቀሳቀስ የሚያደርገውን ማዕከላዊ ኃይል ይሰጣል።
6. ጥያቄ; አንድ ፕላኔት በሞላላ ምህዋርዋ ወደ ፀሐይ ስትቀርብ የፕላኔቷ ፍጥነት ምን ይሆናል? መልስ: በኬፕለር ሁለተኛ ሕግ (የአካባቢዎች ሕግ) መሠረት፣ አንድ ፕላኔት ወደ ፀሐይ ስትቀርብ በፍጥነት ትጓዛለች፣ እና በጣም ርቃ ስትሆን ደግሞ ቀርፋፋ ትሆናለች።
7. ጥያቄ; በክብ መንገድ ላይ ለሚንቀሳቀስ ነገር ማዕከላዊው ኃይል ዜሮ የሚሆነው በምን ሁኔታ ውስጥ ነው? መልስ: ዕቃው ከክብ መንገዱ ከተለቀቀ፣ ማዕከላዊው ኃይል ዜሮ ይሆናል ምክንያቱም ዕቃውን ወደ መሃል የሚጎትት ኃይል የለም።
8. ጥያቄ; በኩርባ ዙሪያ በሚንቀሳቀስ መኪና ውስጥ ግጭት ምን ሚና ይጫወታል? መልስ: አንድ መኪና በኩርባ ዙሪያ ሲንቀሳቀስ፣ በጎማዎቹ እና በመንገዱ መካከል ያለው ግጭት መኪናው በክብ መንገድ ላይ እንዲንቀሳቀስ አስፈላጊውን ማዕከላዊ ኃይል ይሰጣል።
9. ጥያቄ; አንድ ነገር በእኩል ክብ እንቅስቃሴ ሚዛናዊ ሊሆን ይችላል? መልስ: አይ፣ አንድ ወጥ የሆነ ክብ እንቅስቃሴ ያለው ነገር ሚዛናዊ አይደለም ምክንያቱም በእሱ ላይ የሚሰራ የተጣራ ኃይል (የሴንትሪፔታል ኃይል) እና በፍጥነቱ አቅጣጫ ላይ የማያቋርጥ ለውጥ ስላለ።
10. ጥያቄ; በክብ መንገዱ ውስጥ በማንኛውም ቦታ የፍጥነት ቬክተር አቅጣጫ ምንድነው? መልስ: በክብ መንገዱ ውስጥ በማንኛውም ቦታ፣ የፍጥነት ቬክተር ከክብ እና ከእንቅስቃሴ አቅጣጫ ጋር ታንጀንት ነው።
11. ጥያቄ; የአንድ ነገር ማዕከላዊ ፍጥነት በአንድ ወጥ የሆነ ክብ እንቅስቃሴ እንዴት ማሳደግ ይቻላል? መልስ: የሴንትሪፔታል ፍጥነት መጨመር የነገሩን ፍጥነት በመጨመር ወይም የክብ መንገዱን ራዲየስ በመቀነስ ሊጨምር ይችላል።
12. ጥያቄ; አንድ ነገር ቋሚ ፍጥነት ሊኖረው ይችላል ነገር ግን አሁንም እያፋጠነ ነው? ወጥ የሆነ የክብ እንቅስቃሴን በማጣቀስ ያብራሩ። መልስ: አዎ፣ አንድ ነገር በክብ እንቅስቃሴው በቋሚ ፍጥነት ይንቀሳቀሳል፣ ነገር ግን ፍጥነቱ ቋሚ አይደለም ምክንያቱም አቅጣጫው ያለማቋረጥ ስለሚለዋወጥ። የፍጥነት ለውጥ ማለት ማጣደፍን (የሴንትሪፔታል ማጣደፍን) ማለት ነው።
13. ጥያቄ; በአንድ ነገር ላይ በሴንትሪፔታል ኃይል የተሰራ ስራ አለ? መልስ: አይ፣ በሴንትሪፔታል ኃይል የሚሰራው ስራ ዜሮ ነው ምክንያቱም ኃይሉ ከእንቅስቃሴው አቅጣጫ ጋር ቀጥ ያለ ስለሆነ እና ስራው በእንቅስቃሴው አቅጣጫ የኃይል አካል ተብሎ ይገለጻል።
14. ጥያቄ; ማዕከላዊው ኃይል በድንገት ከጠፋ ወጥ የሆነ ክብ እንቅስቃሴ ያለው ነገር ምን ይሆናል? መልስ: የማዕከላዊው ኃይል በድንገት ከጠፋ፣ የኒውተንን የመጀመሪያውን የእንቅስቃሴ ህግ ተከትሎ፣ እቃው ከክብ መንገዱ ጋር ቀጥተኛ መስመር ባለው መስመር ይንቀሳቀሳል።
15. ጥያቄ; የሴንትሪፔታል ኃይል ቀመር ምንድን ነው? መልስ: የሴንትሪፔታል ኃይል ቀመር F = mv²/r ሲሆን m የነገሩ ክብደት፣ v ፍጥነት እና r የክብ መንገዱ ራዲየስ ነው።
16. ጥያቄ; የአንድ ነገር ክብደት በአንድ ወጥ የሆነ የክብ እንቅስቃሴ ውስጥ ያለውን ማዕከላዊ ኃይል እንዴት ይነካዋል? መልስ: የሴንትሪፔታል ኃይል በቀጥታ ከነገሩ ክብደት ጋር ተመጣጣኝ ነው። ክብደቱ ከጨመረ፣ የሴንትሪፔታል ኃይልም ይጨምራል፣ ፍጥነቱ እና ራዲየሱ ቋሚ ሆኖ ይቆያል።
17. ጥያቄ; የማሽከርከር ጊዜ የሚወሰነው በአንድ ወጥ የሆነ የክብ እንቅስቃሴ ውስጥ ባለው የነገሩ ክብደት ላይ ነው? መልስ: አይ፣ የማሽከርከር ጊዜ በእቃው ክብደት ላይ የተመካ አይደለም። የሚወሰነው በእቃው ፍጥነት እና በክብ መንገዱ ራዲየስ ላይ ብቻ ነው።
18. ጥያቄ; በሴንትሪፉጋል ኃይል እና በሴንትሪፔታል ኃይል መካከል ያለው ልዩነት ምንድን ነው? መልስ: የሴንትሪፔታል ኃይል ወደ ክበቡ መሃል የሚንቀሳቀስ እውነተኛ ኃይል ሲሆን ይህም የክብ እንቅስቃሴን ያስከትላል። በሌላ በኩል ደግሞ የሴንትሪፉጋል ኃይል በሚሽከረከር የማጣቀሻ ፍሬም ውስጥ የሚታይ፣ ከዙሪያው መሃል ርቆ ወደ ውጭ የሚንቀሳቀስ ምናባዊ ኃይል ነው።
19. ጥያቄ; ማዕከላዊው ኃይል በአንድ ወጥ የሆነ የክብ እንቅስቃሴ ለምን አይሰራም? መልስ: ማዕከላዊው ኃይል በአንድ ወጥ የሆነ የክብ እንቅስቃሴ ምንም አይነት ስራ አይሰራም ምክንያቱም ኃይሉ ሁልጊዜ ከነገሩ መፈናቀል ጋር ቀጥ ያለ ነው። ስራው የኃይል እና የመፈናቀል የነጥብ ውጤት ስለሆነ እና የ90 ዲግሪ ኮሳይን ዜሮ ስለሆነ ምንም አይነት ስራ አይከናወንም።

20. ጥያቄ; የአንድ ነገር ፍጥነት በአንድ ወጥ የሆነ ክብ እንቅስቃሴ ሊለወጥ ይችላል? መልስ: በአንድ ወጥ የሆነ ክብ እንቅስቃሴ፣ የነገሩ ፍጥነት ቋሚ ነው። ሆኖም፣ ፍጥነቱ ቢቀየር፣ ከእንግዲህ ወጥ የሆነ ክብ እንቅስቃሴ ተደርጎ አይቆጠርም። በምትኩ፣ ማዕከላዊ እና ታንግሻል ማጣደፍን የሚያካትት ወጥ ያልሆነ ክብ እንቅስቃሴ ተደርጎ ይቆጠራል።