Күнделікті өмірімізде біз жиі шеңбер бойымен қозғалатын нысандарға кезігеміз. Шеңбер бойымен қозғалатын нысанның бір мысалы - аналогтық сағаттағы секундтық тіл, минуттық тіл және сағаттық тіл. Секундтық тіл әрқашан 60 секундта (бір минутта) 360 ° бұрышпен немесе бір секундта 6° бұрышпен қозғалады. Минуттық тіл әрқашан 60 минутта (бір сағатта) 360 ° бұрышпен немесе бір минутта 6 ° бұрышпен қозғалады. Сағат тілі де әрқашан 24 сағатта (бір күнде) 360° бұрышпен қозғалады . Егер нысан үнемі шеңбер бойымен қозғалса, мысалы, секундтық тіл, минуттық тіл немесе сағаттық тіл, онда бұл нысандар біркелкі шеңбер бойымен қозғалады деп айтылады. Сіз бақылаған немесе елестетіп көрген тұрақты шеңбер бойымен қозғалудың мысалын атай аласыз ба?
Бірқалыпты шеңберлік қозғалысты түсіну
Бірқалыпты шеңберлік қозғалыстың екі мағынасы бар. Бірінші, егер объект шеңбер бойымен қозғалып жатқанда, оның жылдамдығы әрқашан тұрақты болса немесе объектінің әрбір бөлігінің жылдамдығы әрқашан тұрақты болса, объект шеңбер бойымен тұрақты жылдамдықпен қозғалады. Екінші, егер нысанның бұрыштық жылдамдығы әрқашан тұрақты болса, нысан шеңбер бойымен тұрақты жылдамдықпен қозғалады. Бұрыштық жылдамдық - векторлық шама, сондықтан бұрыштық жылдамдық бұрыштық жылдамдықтың шамасынан және бұрыштық жылдамдықтың бағытынан тұрады.
Мағынасын жақсырақ түсіну үшін біркелкі шеңберлік қозғалыс, келесі шолуға назар аударыңыз.
Тұрақты бұрыштық жылдамдық
Аналогтық қабырға сағатындағы секундтық тілді қарастырайық. Секундтық тіл айналған кезде, секундтық тілдің барлық бөліктері, соңында, ортасында немесе оське жақын жерде болсын, бірге айналады.
Себебі секундтық стрелканың барлық бөліктері бірге айналады, секундтық стрелка 360 градус бұрышпен қозғалғандаo (бір айналым), секундтық стрелканың барлық бөліктері де 360 бұрышпен қозғаладыo (бір айналым). Екінші итеру 360 градус бұрыш жасағандаo (бір айналым) 60 секунд (бір минут) бойы, секундтық тілдің барлық бөліктері де 360 бұрышпен қозғаладыo 60 секундқа (бір минутқа).
Секунд стрелкасының бұрыштық жылдамдығы әрқашан 6-ға теңo/секунд және секунд стрелкасының бұрыштық жылдамдығының бағыты (айналу бағыты) да әрқашан тұрақты болады.
Тұрақты жылдамдық
Екінші стрелка 60 секунд (бір минут) айналғанда, екінші стрелканың барлық бөліктері, оське жақын және осьтен алыс бөліктері де 60 секунд (бір минут) айналады. Екінші стрелканың барлық бөліктерінің уақыт аралығы бірдей, атап айтқанда 60 секунд болғанымен, екінші стрелканың әр бөлігі жүріп өткен жолдың ұзындығы әртүрлі. Оське жақын екінші стрелканың бөлігінің жолы қысқарақ, керісінше, осьтен алыс екінші стрелканың бөлігінің жолы ұзынырақ.
Жоғарыдағы жылдамдық формуласына сүйене отырып, секундтық иіннің әрбір бөлігінің жылдамдығы оның осьтен қашықтығына (r) байланысты деген қорытынды жасауға болады. Осьтен неғұрлым алыс болса (r жоғары болса), жылдамдық соғұрлым жоғары болады. Иіннің әрбір бөлігінің жылдамдығы әртүрлі болғанымен, иіннің әрбір бөлігінің жылдамдығы әрқашан тұрақты болады.
Бірқалыпты шеңбер бойымен қозғалыстағы үдеу
Айналмалы қозғалыстағы үдеудің екі түрі бар: бұрыштық үдеу және сызықтық үдеу. Бұрыштық үдеу бұрыштық жылдамдықтың (бұрыштық жылдамдықтың) шамасы немесе бұрыштық жылдамдықтың бағыты өзгергенде пайда болады. Керісінше, сызықтық үдеу жылдамдықтың (немесе жылдамдықтың) шамасы немесе жылдамдықтың бағыты өзгергенде пайда болады.
Біркелкі шеңберлік қозғалыста бұрыштық жылдамдықтың шамасы мен бұрыштық жылдамдықтың бағыты әрқашан тұрақты болады, сондықтан біркелкі шеңберлік қозғалыста бұрыштық үдеу болмайды. Біркелкі шеңберлік қозғалыста тек жылдамдықтың немесе жылдамдықтың шамасы ғана әрқашан тұрақты болады, ал жылдамдықтың бағыты әрқашан өзгеріп отырады. Жылдамдықтың бағыты әрқашан өзгеріп отыратындықтан, анықтаманы ескере отырып, біркелкі шеңберлік қозғалыста үдеу болуы керек. үдеу жылдамдықтың өзгеруі (жылдамдық шамасының және/немесе жылдамдық бағытының өзгеруі).
Центрге тартқыш үдеу
Жылдамдық бағытының өзгеруіне байланысты пайда болатын үдеу - центрге тартқыш үдеу. Центрге тартқыш үдеу радиалды үдеу деп те аталады. Центрге тартқыш үдеу немесе радиалды үдеу - сызықтық үдеу деп те аталатын үдеудің бір түрі. Центрге тартқыш үдеу - векторлық шама, сондықтан оның шамасы да, бағыты да бар.
Центрге тартқыш үдеудің шамасы
Центрге тартқыш үдеудің шамасы келесі теңдеу арқылы өрнектеледі:
Центрге тартқыш үдеудің бағыты
Центрге тартқыш үдеудің бағыты әрқашан шеңбердің центріне қарай болады, бұл төмендегі суретте көрсетілген.
