В ежедневието си често срещаме обекти, които се движат кръгово. Един пример за обект, който се движи кръгово, са секундната стрелка, минутната стрелка и часовата стрелка на аналогов часовник. Секундната стрелка винаги изминава ъгъл от 360 ° за 60 секунди (една минута) или ъгъл от 6 ° за една секунда. Минутната стрелка винаги изминава ъгъл от 360 ° за 60 минути (един час) или ъгъл от 6 ° за една минута. Часовата стрелка също винаги изминава ъгъл от 360 ° за 24 часа (един ден). Ако даден обект се движи кръгово редовно, като например секундната стрелка, минутната стрелка или часовата стрелка, тогава се казва, че тези обекти извършват равномерно кръгово движение . Можете ли да посочите пример за редовно кръгово движение, което сте наблюдавали или си представяли?
Разбиране на равномерното кръгово движение
Равномерното кръгово движение има две значения. Първо, обект се движи в кръг с постоянна скорост, ако докато обектът се движи в кръг, скоростта на обекта е винаги постоянна или скоростта на всяка част от обекта е винаги постоянна. Второ, обект се движи в кръг с постоянна скорост, ако ъгловата скорост на обекта е винаги постоянна. Ъгловата скорост е векторна величина, следователно ъгловата скорост се състои от големината на ъгловата скорост и посоката на ъгловата скорост.
За да можете по-добре да разберете значението равномерно кръгово движение, обърнете внимание на следния преглед.
Постоянна ъглова скорост
Да разгледаме секундната стрелка на аналогов стенен часовник. Когато секундната стрелка се върти, всички части на секундната стрелка, независимо дали са в края, в средата или близо до оста, се въртят заедно.
Тъй като всички части на секундната стрелка се въртят заедно, когато секундната стрелка измине ъгъл от 360 градусаo (едно завъртане), всички части на секундната стрелка също се движат под ъгъл от 360o (едно завъртане). Когато секундната стрелка завърши ъгъл от 360 градусаo (едно завъртане) за 60 секунди (една минута), всички части на секундната стрелка също изминават ъгъл от 360o за 60 секунди (една минута).
Ъгловата скорост на секундната стрелка винаги е 6o/секунда и посоката на ъгловата скорост (посоката на въртене) на секундната стрелка също е винаги постоянна.
Постоянна скорост
Когато секундната стрелка се завърти за 60 секунди (една минута), всички части на секундната стрелка, както тези близо до оста, така и тези далеч от оста, също се завъртат за 60 секунди (една минута). Въпреки че интервалът от време за всички части на секундната стрелка е един и същ, а именно 60 секунди, дължината на пътя, изминат от всяка част на секундната стрелка, е различна. Частта от секундната стрелка, която е близо до оста, има по-къс път, и обратно, частта от секундната стрелка, която е далеч от оста, има по-дълъг път.
Въз основа на горната формула за скорост може да се заключи, че скоростта на всяка секция на секундната стрелка зависи от разстоянието ѝ от оста (r). Колкото по-далеч от оста (по-високо r), толкова по-голяма е скоростта. Въпреки че скоростта на всяка секция на стрелката е различна, тя винаги е постоянна.
Ускорение при равномерно кръгово движение
При кръгово движение има два вида ускорение: ъглово ускорение и линейно ускорение. Ъгловото ускорение възниква, когато величината на ъгловата скорост (ъгловата скорост) или посоката на ъгловата скорост се промени. Обратно, линейното ускорение възниква, когато величината на скоростта (или скоростта) или посоката на скоростта се промени.
При равномерно кръгово движение, величината ъглова скорост и посоката на ъгловата скорост е винаги постоянна, следователно няма ъглово ускорение при равномерно кръгово движение. При равномерно кръгово движение само големината на скоростта, известна още като скорост, е винаги постоянна, докато посоката на скоростта винаги се променя. Тъй като посоката на скоростта винаги се променя, трябва да има ускорение при равномерно кръгово движение, като се има предвид определението ускорение е промяна в скоростта (промяна във величината на скоростта и/или посоката на скоростта).
Центростремително ускорение
Ускорението, което възниква поради промяна в посоката на скоростта, е центростремително ускорение. Центростремителното ускорение се нарича още радиално ускорение. Центростремителното ускорение, или радиалното ускорение, е вид ускорение, известно още като линейно ускорение. Центростремителното ускорение е векторна величина, следователно има както големина, така и посока.
Големината на центростремителното ускорение
Големината на центростремителното ускорение се изразява чрез уравнението:
Посока на центростремителното ускорение
Посоката на центростремителното ускорение винаги е към центъра на окръжността, както е показано на фигурата по-долу.
