U svakodnevnom životu često susrećemo objekte koji se kreću kružnim pokretom. Jedan primjer objekta koji se kreće kružnim pokretom su sekundara, minutna kazaljka i satna kazaljka na analognom satu. Sekundarna kazaljka uvijek pređe ugao od 360 ° za 60 sekundi (jednu minutu) ili ugao od 6 ° u jednoj sekundi. Minutna kazaljka uvijek pređe ugao od 360 ° za 60 minuta (jedan sat) ili ugao od 6 ° u jednoj minuti. Satna kazaljka također uvijek pređe ugao od 360 ° za 24 sata (jedan dan). Ako se objekt redovno kreće kružnim pokretom, kao što su sekundara, minutna kazaljka ili satna kazaljka, onda se kaže da ovi objekti izvode jednoliko kružno kretanje . Možete li navesti primjer pravilnog kružnog kretanja koji ste primijetili ili zamislili?
Razumijevanje uniformnog kružnog kretanja
Ravnomjerno kružno kretanje ima dva značenja. Prvo, objekt se kreće u krugu konstantnom brzinom ako je, dok se objekt kreće u krugu, brzina objekta uvijek konstantna ili je brzina svakog dijela objekta uvijek konstantna. Sekunda, objekat se kreće u krugu konstantnom brzinom ako je ugaona brzina objekta uvijek konstantna. Ugaona brzina je vektorska veličina, stoga se ugaona brzina sastoji od veličine ugaone brzine i smjera ugaone brzine.
Da biste bolje razumjeli značenje jednoliko kružno kretanje, obratite pažnju na sljedeći pregled.
Konstantna ugaona brzina
Razmotrite sekundaru na analognom zidnom satu. Kada se sekundara okreće, svi dijelovi sekundare, bilo na kraju, u sredini ili blizu ose, okreću se zajedno.
Budući da se svi dijelovi sekundne kazaljke okreću zajedno, kada se sekundna kazaljka kretala pod uglom od 360 stepenio (jedna rotacija), svi dijelovi sekundne kazaljke također se kreću pod uglom od 360o (jedna rotacija). Kada sekundara završi ugao od 360 stepenio (jedna rotacija) tokom 60 sekundi (jedne minute), svi dijelovi sekundne kazaljke također se okreću pod uglom od 360o tokom 60 sekundi (jedne minute).
Ugaona brzina sekundne kazaljke je uvijek 6o/sekundi i smjer ugaone brzine (smjer rotacije) sekundne kazaljke je također uvijek konstantan.
Konstantna brzina
Kada se sekundara rotira 60 sekundi (jednu minutu), svi dijelovi sekundara, i oni blizu osi i oni daleko od osi, također se rotira 60 sekundi (jednu minutu). Iako je vremenski interval za sve dijelove sekundara isti, naime 60 sekundi, dužina puta koji pređe svaki dio sekundara je različita. Dio sekundara koji je blizu osi ima kraći put, a obrnuto, dio sekundara koji je daleko od osi ima duži put.
Na osnovu gornje formule za brzinu, može se zaključiti da brzina svakog dijela sekundare zavisi od njegove udaljenosti od ose (r). Što je dalje od ose (veće r), to je brzina veća. Iako je brzina svakog dijela kazaljke različita, brzina svakog dijela kazaljke je uvijek konstantna.
Ubrzanje pri jednoličnom kružnom kretanju
Postoje dvije vrste ubrzanja u kružnom kretanju: ugaono ubrzanje i linearno ubrzanje. Ugaono ubrzanje nastaje kada se promijeni veličina ugaone brzine (kutna brzina) ili smjer ugaone brzine. Obrnuto, linearno ubrzanje nastaje kada se promijeni veličina brzine (ili brzina) ili smjer brzine.
Kod jednoličnog kružnog kretanja, veličina ugaone brzine i smjer ugaone brzine su uvijek konstantni, stoga ne postoji ugaono ubrzanje kod jednoličnog kružnog kretanja. Kod jednoličnog kružnog kretanja, samo je veličina brzine, ili brzina, uvijek konstantna, dok se smjer brzine uvijek mijenja. Budući da se smjer brzine uvijek mijenja, mora postojati ubrzanje kod jednoličnog kružnog kretanja, uzimajući u obzir definiciju ubrzanje je promjena brzine (promjena veličine brzine i/ili smjera brzine).
Centripetalno ubrzanje
Ubrzanje koje nastaje zbog promjene smjera brzine naziva se centripetalno ubrzanje. Centripetalno ubrzanje naziva se i radijalno ubrzanje. Centripetalno ubrzanje, ili radijalno ubrzanje, je vrsta ubrzanja, poznata i kao linearno ubrzanje. Centripetalno ubrzanje je vektorska veličina, stoga ima i magnitudu i smjer.
Veličina centripetalnog ubrzanja
Veličina centripetalnog ubrzanja izražava se jednačinom:
Smjer centripetalnog ubrzanja
Smjer centripetalnog ubrzanja je uvijek prema centru kruga, kao što je prikazano na slici ispod.
