Na vida cotiá, a miúdo atopamos obxectos que se moven nun movemento circular uniforme. Un exemplo dun obxecto que se move nun movemento circular uniforme son as agullas dos segundos, minutos e horas nun reloxo analóxico. A agulla dos segundos sempre xira 360 graos.o durante 60 segundos (un minuto) ou abrangue un ángulo de 6o durante un segundo. O agulla dos minutos sempre percorre un ángulo de 360o durante 60 minutos (unha hora) ou cubrir un ángulo de 6o durante un minuto. A agulla das horas tamén percorre sempre un ángulo de 360o durante 24 horas (un día). Se un obxecto se move en círculo regularmente, como o segundero, o minuteiro ou o horario, dise que os obxectos están a funcionar movemento circular uniformePodes mencionar algún exemplo de movemento circular regular que observaches ou imaxinaches?
Comprender o movemento circular uniforme
O movemento circular uniforme ten dous significados. Primeiro, un obxecto móvese nun círculo a unha velocidade constante se, mentres o obxecto se move nun círculo, a súa velocidade é sempre constante ou a velocidade de cada parte do obxecto é sempre constante. Segundo, un obxecto móvese nun círculo a unha velocidade constante se a velocidade angular do obxecto é sempre constante. A velocidade angular é unha cantidade vectorial, polo tanto, a velocidade angular consiste na magnitude da velocidade angular e na dirección da velocidade angular.
Para que poidas comprender mellor o significado movemento circular uniforme, presta atención á seguinte reseña.
Velocidade angular constante
Considere o segundero dun reloxo de parede analóxico. Cando o segundero xira, todas as súas partes, xa sexan no extremo, no medio ou preto do eixe, xiran xuntas.
Dado que todas as partes do segundero xiran xuntas, cando o segundero percorre un ángulo de 360 graoso (unha rotación), todas as partes do segundero tamén percorren un ángulo de 360o (unha rotación). Cando o segundero completa un ángulo de 360 graoso (unha rotación) durante 60 segundos (un minuto), todas as partes do segundero tamén percorren un ángulo de 360o durante 60 segundos (un minuto).
A velocidade angular do segundero é sempre 6o/segundo e a dirección da velocidade angular (dirección de rotación) do segundero tamén é sempre constante.
Velocidade constante
Cando o segundero xira durante 60 segundos (un minuto), todas as partes do segundero, tanto as próximas ao eixe como as lonxe del, tamén xiran durante 60 segundos (un minuto). Aínda que o intervalo de tempo para todas as partes do segundero é o mesmo, concretamente 60 segundos, a lonxitude do percorrido percorrido por cada parte do segundero é diferente. A parte do segundero que está próxima ao eixe ten un percorrido máis curto, pola contra, a parte do segundero que está lonxe do eixe ten un percorrido máis longo.
Baseándose na fórmula da velocidade anterior, pódese concluír que a velocidade de cada sección do segundero depende da súa distancia ao eixe (r). Canto máis lonxe do eixe (maior r), maior será a velocidade. Aínda que a velocidade de cada sección do segundero é diferente, a velocidade de cada sección do segundero é sempre constante.
Aceleración no movemento circular uniforme
No movemento circular hai dous tipos de aceleración: a aceleración angular e a aceleración lineal. A aceleración angular prodúcese cando cambia a magnitude da velocidade angular (velocidade angular) ou a dirección da velocidade angular. Pola contra, a aceleración lineal prodúcese cando cambia a magnitude da velocidade (ou a velocidade) ou a dirección da velocidade.
No movemento circular uniforme, a magnitude velocidade angular e a dirección da velocidade angular é sempre constante, polo tanto non hai aceleración angular no movemento circular uniforme. No movemento circular uniforme, só a magnitude da velocidade, tamén coñecida como rapidez, é sempre constante, mentres que a dirección da velocidade sempre cambia. Dado que a dirección da velocidade sempre cambia, debe haber aceleración no movemento circular uniforme, considerando a definición aceleración é un cambio de velocidade (cambio na magnitude da velocidade e/ou na dirección da velocidade).
Aceleración centrípeta
A aceleración que se produce debido a un cambio na dirección da velocidade é aceleración centrípeta. A aceleración centrípeta tamén se denomina aceleración radial. A aceleración centrípeta, ou aceleración radial, é un tipo de aceleración, tamén coñecida como aceleración lineal. A aceleración centrípeta é unha cantidade vectorial, polo tanto ten magnitude e dirección.
A magnitude da aceleración centrípeta
A magnitude da aceleración centrípeta exprésase mediante a ecuación:
Dirección da aceleración centrípeta
A dirección da aceleración centrípeta é sempre cara ao centro do círculo, como se mostra na figura seguinte.
