Рамномерно кружно движење

Статија за рамномерно кружно движење

Во секојдневниот живот, често се среќаваме со предмети што се движат во рамномерно кружно движење. Еден пример за предмет што се движи рамномерно кружно е втората игла, минутната игла и стрелката на часовникот на аналогниот часовник. Втората игла секогаш ротира под агол од 360 ^° 60 секунди (една минута) или ротира под агол од 6 ^° една секунда. Минутната игла секогаш ротира под агол од 360 ^° 60 минути (еден час) или ротира под агол од 6 ^° една минута. Часовната игла исто така секогаш ротира 360 ^° 24 часа (еден ден). Ако некој предмет се движи во правилен круг, како што се втора игла, минутна игла или стрелка на часовник, тогаш се вели дека предметите го вршат кружното движење. Можете ли да се сетите на примери за предмети што се движат во кружно движење?

Дефиниција на рамномерно кружно движење

Рамномерно кружно движење има две значења. Прво, се вели дека едно тело врши нерамномерно кружно движење ако, сè додека се движи во круг, брзината на телото е секогаш константна или брзината на секој дел од телото е секогаш константна. Второ, се вели дека едно тело врши рамномерно кружно движење ако аголната брзина на телото е секогаш константна. Аголната брзина е векторска величина. Затоа, аголната брзина се состои од големината и насоката на аголната брзина. За подобро да го разберете значењето на рамномерното кружно движење, погледнете ја следната илустрација.

Аголната брзина (ω) е константна

Прегледајте ја втората игла на аналоген ѕиден часовник. Кога втората игла ротира, сите делови од втората игла, и оние што се наоѓаат на крајот, во средината и близу до оската, ротираат заедно. Бидејќи сите делови од втората игла ротираат заедно, тогаш кога втората игла ротира под агол од 360 ^° (една ротација), сите делови од секундарната стрелка исто така ротираат под агол од 360 ^° (една ротација). Кога втората игла зафаќа агол од 36 ^° (една ротација) 60 секунди (една минута), сите делови од втората игла исто така ротираат под агол од 360 ^° 60 секунди (една минута).

Аголната брзина на втората игла е 6 ^o /s.

ω = аголна брзина, θ = агол, t = време

Аголната брзина на втората игла е секогаш 6 ^o /s, а насоката на аголната брзина (насока на ротација) на втората игла е секогаш константна.

Брзината (v) е константна

Кога втората игла ротира 60 секунди (една минута), сите делови од втората игла, или блиску до оската или далеку од оската, исто така ротираат 60 секунди (една минута). Иако временскиот интервал на сите делови од втората игла е ист, т.е. 60 секунди, должината на траекторијата што минува низ секој дел од втората игла варира. Делот од втората игла што е блиску до оската има пократка траекторија, додека делот од втората игла што е далеку од оската има подолга траекторија.

v = брзина, d = должина, t = временски интервал, T = период (време потребно за ротација на еден круг), r = растојание од оската на ротација.

Врз основа на формулата за брзината, може да се заклучи дека брзината на секој дел од втората игла зависи од неговото растојание од оската на ротација (r). Колку е подалеку од оската (поголемо), толку е поголема брзината. Иако брзината на секој дел од иглата е различна, брзината на секој дел од иглата е секогаш константна.

Центрипетално забрзување

Постојат два вида на забрзување при кружно движење, имено аголно забрзување и линеарно забрзување. Аголното забрзување се јавува кога се менува аголната брзина (аголна брзина) или насоката на аголната брзина. Наместо линеарно, забрзувањето се јавува кога се менува брзината или насоката на брзината. Во рамномерното кружно движење, аголната брзина и насоката на аголната брзина се секогаш константни. Затоа, нема аголно забрзување во рамномерното кружно движење. Во рамномерното кружно движење, само брзината е секогаш константна. Насоката на брзината постојано се менува или не е константна. Бидејќи насоката на линеарната брзина постојано се менува, мора да има линеарно забрзување во рамномерното кружно движење.

Забрзувањето што се јавува поради промени во насоката на брзината се нарекува центрипетално забрзување. Центрипеталното забрзување се нарекува и радијално забрзување. Центрипеталното забрзување или радијално забрзување е вид на линеарно забрзување. Центрипеталното забрзување е векторска величина. Затоа, центрипеталното забрзување има величина и насока.

Магнитуда на центрипеталното забрзување:

Рамномерно кружно движење 3 Рамномерно кружно движење 4

a _c = големината на центрипеталното забрзување

v = брзина

r = растојание од оската

ω = аголна брзина

Концептуални прашања и одговори за рамномерно кружно движење

Прашање: Што се подразбира под рамномерно кружно движење? Одговор: Рамномерното кружно движење се однесува на движењето на предмет што се движи со константна брзина по кружна патека.
Прашање: Какво забрзување доживува тело во рамномерно кружно движење? Одговор: Предмет во рамномерно кружно движење доживува центрипетално забрзување кое секогаш е насочено кон центарот на кружната патека.
Прашање: Како се менува брзината на предметот при рамномерно кружно движење? Одговор: При рамномерно кружно движење, големината на брзината останува константна, но нејзината насока постојано се менува, па затоа брзината не е константна.
Прашање: Наведете ја и објаснете ја формулата за големината на центрипеталното забрзување. Одговор: Формулата за големината на центрипеталното забрзување е a = v²/r, каде што v е брзината на објектот, а r е радиусот на кружната патека. Оваа формула го претставува фактот дека забрзувањето е директно пропорционално на квадратот на брзината и обратно пропорционално на радиусот.
Прашање: Што ја обезбедува центрипеталната сила за планета што орбитира околу Сонцето? Одговор: Гравитационата сила помеѓу планетата и сонцето ја обезбедува центрипеталната сила што ја одржува планетата во движење во својата орбита.
Прашање: Што би се случило со брзината на планетата додека се приближува кон Сонцето во својата елиптична орбита? Одговор: Според вториот Кеплеров закон (законот за површините), планетата се движи побрзо кога е поблиску до Сонцето и побавно кога е подалеку.
Прашање: Во кој сценарио центрипеталната сила станува нула за објект што се движи по кружна патека? Одговор: Ако предметот се ослободи од својата кружна патека, центрипеталната сила станува нула бидејќи повеќе нема сила што го влече предметот кон центарот.
Прашање: Каква улога игра триењето во рамномерното кружно движење на автомобил што се движи по кривина? Одговор: Кога автомобилот се движи по кривина, триењето помеѓу гумите и патот ја обезбедува потребната центрипетална сила за да се одржи движењето на автомобилот по кружна патека.
Прашање: Може ли некој предмет да биде во рамнотежа при рамномерно кружно движење? Одговор: Не, предмет во рамномерно кружно движење не е во рамнотежа бидејќи врз него дејствува нето сила (центрипетална сила) и постојана промена во насоката на неговата брзина.
Прашање: Која е насоката на векторот на брзината во која било точка од кружната патека? Одговор: Во која било точка од кружната патека, векторот на брзината е тангентен на кругот и во насоката на движење.
Прашање: Како може да се зголеми центрипеталното забрзување на објект при рамномерно кружно движење? Одговор: Центрипеталното забрзување може да се зголеми со зголемување на брзината на објектот или со намалување на радиусот на кружната патека.
Прашање: Дали е можно некој предмет да има константна брзина, но сепак да забрзува? Објаснете со повикување на рамномерно кружно движење. Одговор: Да, при рамномерно кружно движење, предметот се движи со константна брзина, но неговата брзина не е константна бидејќи неговата насока постојано се менува. Промената на брзината подразбира забрзување (центрипетално забрзување).
Прашање: Дали центрипеталната сила врши работа врз тело при рамномерно кружно движење? Одговор: Не, работата што ја врши центрипеталната сила е нула бидејќи силата е нормална на правецот на движење, а работата е дефинирана како компонента на силата во правецот на движење.
Прашање: Што се случува со предмет во рамномерно кружно движење ако центрипеталната сила одеднаш исчезне? Одговор: Ако центрипеталната сила одеднаш исчезне, објектот би се поместил по права линија тангентна на кружната патека, следејќи го првиот Њутнов закон за движење.
Прашање: Која е формулата за центрипетална сила? Одговор: Формулата за центрипеталната сила е F = mv²/r, каде што m е масата на објектот, v е брзината, а r е радиусот на кружната патека.
Прашање: Како масата на телото влијае на центрипеталната сила при рамномерно кружно движење? Одговор: Центрипеталната сила е директно пропорционална на масата на предметот. Ако масата се зголеми, центрипеталната сила исто така ќе се зголеми, со оглед на тоа што брзината и радиусот остануваат константни.
Прашање: Дали периодот на ротација зависи од масата на телото при рамномерно кружно движење? Одговор: Не, периодот на ротација не зависи од масата на објектот. Зависи само од брзината на објектот и радиусот на кружната патека.
Прашање: Која е разликата помеѓу центрипеталната сила и центрипеталната сила? Одговор: Центрипеталната сила е реалната сила што дејствува кон центарот на кругот предизвикувајќи кружно движење. Центрифугалната сила, од друга страна, е фиктивна сила забележана во ротирачки референтен систем, која дејствува нанадвор, подалеку од центарот на ротација.
Прашање: Зошто центрипеталната сила не извршува никаква работа при рамномерно кружно движење? Одговор: Центрипеталната сила не врши никаква работа при рамномерно кружно движење бидејќи силата е секогаш нормална на поместувањето на предметот. Бидејќи работата е точкест производ од силата и поместувањето, а косинусот од 90 степени е нула, не се врши никаква работа.
Прашање: Може ли брзината на предметот при рамномерно кружно движење да се промени? Одговор: При рамномерно кружно движење, брзината на предметот е константна. Меѓутоа, ако брзината се промени, тоа повеќе нема да се смета за рамномерно кружно движење. Наместо тоа, тоа ќе се смета за нерамномерно кружно движење, кое вклучува и центрипетално и тангенцијално забрзување.