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 prijeđe kut od 360 ° u 60 sekundi (jednu minutu) ili kut od 6 ° u jednoj sekundi. Minutna kazaljka uvijek prijeđe kut od 360 ° u 60 minuta (jedan sat) ili kut od 6 ° u jednoj minuti. Satna kazaljka također uvijek prijeđe kut od 360 ° u 24 sata (jedan dan). Ako se objekt redovito kreće kružnim pokretom, poput sekundara, minutne kazaljke ili satne kazaljke, tada se kaže da se ti objekti kreću jednoliko kružno . Možete li navesti primjer redovitog kružnog gibanja koji ste primijetili ili zamislili?
Razumijevanje jednolikog kružnog gibanja
Jednoliko kružno gibanje ima dva značenja. Prvi, objekt se giba u krugu konstantnom brzinom ako je, dok se objekt giba u krugu, brzina objekta uvijek konstantna ili je brzina svakog dijela objekta uvijek konstantna. Drugi, objekt se giba u krugu konstantnom brzinom ako je kutna brzina objekta uvijek konstantna. Kutna brzina je vektorska veličina, stoga se kutna brzina sastoji od veličine kutne brzine i smjera kutne brzine.
Kako biste bolje razumjeli značenje jednoliko kružno gibanje, obratite pozornost na sljedeću recenziju.
Konstantna kutna brzina
Razmotrite sekundnu kazaljku na analognom zidnom satu. Kada se sekundna kazaljka okreće, svi dijelovi sekundne kazaljke, bilo na kraju, u sredini ili blizu osi, okreću se zajedno.
Budući da se svi dijelovi sekundne kazaljke okreću zajedno, kada sekundna kazaljka prekriži kut od 360 stupnjevao (jedna rotacija), svi dijelovi sekundne kazaljke također se pomaknu pod kutom od 360o (jedna rotacija). Kada sekundara završi kut od 360 stupnjevao (jedna rotacija) tijekom 60 sekundi (jedne minute), svi dijelovi sekundne kazaljke također se okreću pod kutom od 360o u trajanju od 60 sekundi (jedne minute).
Kutna brzina sekundne kazaljke je uvijek 6o/sekundi i smjer kutne brzine (smjer vrtnje) sekundne kazaljke je također uvijek konstantan.
Konstantna brzina
Kada se sekundna kazaljka okreće 60 sekundi (jednu minutu), svi dijelovi sekundne kazaljke, i oni blizu osi i oni daleko od osi, također se okreću 60 sekundi (jednu minutu). Iako je vremenski interval za sve dijelove sekundne kazaljke isti, naime 60 sekundi, duljina puta koji prijeđe svaki dio sekundne kazaljke je različita. Dio sekundne kazaljke koji je blizu osi ima kraći put, a obrnuto, dio sekundne kazaljke koji je daleko od osi ima dulji put.
Na temelju gornje formule za brzinu, može se zaključiti da brzina svakog dijela sekundne kazaljke ovisi o njegovoj udaljenosti od osi (r). Što je dalje od osi (veće r), to je brzina veća. Iako je brzina svakog dijela kazaljke različita, brzina svakog dijela kazaljke uvijek je konstantna.
Ubrzanje u jednolikoj kružnoj kretnji
U kružnom gibanju postoje dvije vrste ubrzanja: kutno ubrzanje i linearno ubrzanje. Kutno ubrzanje nastaje kada se promijeni veličina kutne brzine (kutna brzina) ili smjer kutne brzine. Obrnuto, linearno ubrzanje nastaje kada se promijeni veličina brzine (ili brzina) ili smjer brzine.
U jednolikoj kružnoj kretnji, veličina kutne brzine i smjer kutne brzine su uvijek konstantni, stoga ne postoji kutno ubrzanje u jednolikoj kružnoj kretnji. U jednolikoj kružnoj kretnji, samo je veličina brzine, ili brzina, uvijek konstantna, dok se smjer brzine uvijek mijenja. Budući da se smjer brzine uvijek mijenja, mora postojati ubrzanje u jednolikoj kružnoj kretnji, s obzirom na definiciju ubrzanje je promjena brzine (promjena veličine brzine i/ili smjera brzine).
Centripetalno ubrzanje
Ubrzanje koje nastaje zbog promjene smjera brzine je 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 veličinu i smjer.
Veličina centripetalnog ubrzanja
Veličina centripetalnog ubrzanja izražava se jednadžbom:
Smjer centripetalnog ubrzanja
Smjer centripetalnog ubrzanja uvijek je prema središtu kružnice, kao što je prikazano na slici ispod.
