I vores dagligdag støder vi ofte på genstande, der bevæger sig i en cirkulær bevægelse. Et eksempel på et objekt, der bevæger sig i en cirkulær bevægelse, er sekundviseren, minutviseren og timeviseren på et analogt ur. Sekundviseren bevæger sig altid en vinkel på 360 ° på 60 sekunder (et minut) eller en vinkel på 6 ° på et sekund. Minuttviseren bevæger sig altid en vinkel på 360 ° på 60 minutter (en time) eller en vinkel på 6 ° på et minut. Timeviseren bevæger sig også altid en vinkel på 360 ° på 24 timer (et døgn). Hvis et objekt bevæger sig regelmæssigt i en cirkulær bevægelse, såsom sekundviseren, minutviseren eller timeviseren, siges disse objekter at udføre en ensartet cirkulær bevægelse . Kan du nævne et eksempel på en regelmæssig cirkulær bevægelse, som du har observeret eller forestillet dig?
Forståelse af ensartet cirkulær bevægelse
Ensartet cirkulær bevægelse har to betydninger. Først, et objekt bevæger sig i en cirkel med en konstant hastighed, hvis objektets hastighed altid er konstant, eller hastigheden af hver del af objektet altid er konstant, mens objektet bevæger sig i en cirkel. Anden, et objekt bevæger sig i en cirkel med en konstant hastighed, hvis objektets vinkelhastighed altid er konstant. Vinkelhastighed er en vektorstørrelse, derfor består vinkelhastigheden af størrelsen af vinkelhastigheden og retningen af vinkelhastigheden.
Så du bedre kan forstå betydningen ensartet cirkulær bevægelse, vær opmærksom på følgende anmeldelse.
Konstant vinkelhastighed
Tænk på sekundviseren på et analogt vægur. Når sekundviseren roterer, roterer alle dele af sekundviseren sammen, uanset om de er i enden, i midten eller nær aksen.
Fordi alle dele af sekundviseren roterer sammen, bevæger sekundviseren sig i en vinkel på 360 gradero (én omdrejning), alle dele af sekundviseren bevæger sig også i en vinkel på 360o (én omdrejning). Når sekundviseren fuldfører en vinkel på 360 gradero (én omdrejning) i 60 sekunder (et minut), bevæger alle dele af sekundviseren sig også i en vinkel på 360 gradero i 60 sekunder (et minut).
Sekundviserens vinkelhastighed er altid 6o/sekund, og retningen af sekundviserens vinkelhastighed (rotationsretning) er også altid konstant.
Konstant hastighed
Når sekundviseren roterer i 60 sekunder (et minut), roterer alle dele af sekundviseren, både dem tæt på aksen og dem langt fra aksen, også i 60 sekunder (et minut). Selvom tidsintervallet for alle dele af sekundviseren er det samme, nemlig 60 sekunder, er længden af den vej, som hver del af sekundviseren tilbagelægger, forskellig. Den del af sekundviseren, der er tæt på aksen, har en kortere vej, omvendt har den del af sekundviseren, der er langt fra aksen, en længere vej.
Baseret på ovenstående hastighedsformel kan det konkluderes, at hastigheden af hver sektion af sekundviseren afhænger af dens afstand fra aksen (r). Jo længere fra aksen (højere r), desto større er hastigheden. Selvom hastigheden af hver sektion af viseren er forskellig, er hastigheden af hver sektion af viseren altid konstant.
Acceleration i ensartet cirkulær bevægelse
Der er to typer acceleration i cirkulær bevægelse: vinkelacceleration og lineær acceleration. Vinkelacceleration opstår, når størrelsen af vinkelhastigheden (vinkelhastigheden) eller retningen af vinkelhastigheden ændres. Omvendt opstår lineær acceleration, når størrelsen af hastigheden (eller hastigheden) eller retningen af hastigheden ændres.
I ensartet cirkulær bevægelse er størrelsen af vinkelhastigheden og retningen af vinkelhastigheden altid konstante, derfor er der ingen vinkelacceleration i ensartet cirkulær bevægelse. I ensartet cirkulær bevægelse er kun størrelsen af hastigheden, eller hastigheden, altid konstant, mens hastighedens retning altid ændrer sig. Fordi hastighedens retning altid ændrer sig, skal der være acceleration i ensartet cirkulær bevægelse, i betragtning af definitionen percepatan er en ændring i hastighed (ændring i hastighedens størrelse og/eller hastighedens retning).
Centripetal acceleration
Acceleration, der opstår på grund af en ændring i hastighedsretningen, er centripetal acceleration. Centripetal acceleration kaldes også radial acceleration. Centripetal acceleration, eller radial acceleration, er en type acceleration, også kendt som lineær acceleration. Centripetal acceleration er en vektorstørrelse, derfor har den både størrelse og retning.
Størrelsen af den centripetale acceleration
Størrelsen af centripetalaccelerationen udtrykkes gennem ligningen:
Retning af centripetal acceleration
Retningen af centripetalaccelerationen er altid mod cirklens centrum, som vist på figuren nedenfor.
