In ons dagelijks leven komen we vaak objecten tegen die een cirkelvormige beweging maken. Een voorbeeld van een object dat een cirkelvormige beweging maakt, zijn de secondewijzer, minutenwijzer en uurwijzer van een analoge klok. De secondewijzer legt altijd een hoek van 360 ° af in 60 seconden (één minuut) of een hoek van 6 ° in één seconde. De minutenwijzer legt altijd een hoek van 360 ° af in 60 minuten (één uur) of een hoek van 6 ° in één minuut. De uurwijzer legt ook altijd een hoek van 360 ° af in 24 uur (één dag). Als een object, zoals de secondewijzer, minutenwijzer of uurwijzer, een regelmatige cirkelvormige beweging maakt, dan spreken we van een eenparige cirkelvormige beweging . Kun je een voorbeeld noemen van een regelmatige cirkelvormige beweging die je hebt gezien of je hebt voorgesteld?
Het begrijpen van uniforme cirkelbeweging
Eenparige cirkelbeweging heeft twee betekenissen. EerstEen object beweegt met een constante snelheid in een cirkel als, terwijl het object in een cirkel beweegt, de snelheid van het object altijd constant is, of als de snelheid van elk onderdeel van het object altijd constant is. KeduaEen object beweegt met een constante snelheid in een cirkel als de hoeksnelheid van het object altijd constant is. Hoeksnelheid is een vectorgrootheid en bestaat daarom uit de grootte en de richting van de hoeksnelheid.
Zodat je de betekenis beter kunt begrijpen uniforme cirkelvormige bewegingBesteed aandacht aan de volgende recensie.
Constante hoeksnelheid
Neem bijvoorbeeld de secondewijzer van een analoge wandklok. Wanneer de secondewijzer draait, draaien alle delen ervan, of ze zich nu aan het uiteinde, in het midden of dicht bij de as bevinden, mee.
Omdat alle onderdelen van de secondewijzer samen draaien, draait de secondewijzer 360 graden.o (één rotatie), alle onderdelen van de secondewijzer leggen ook een hoek van 360 graden af.o (één rotatie). Wanneer de secondewijzer een volledige draai van 360 graden maakt.o (één rotatie) gedurende 60 seconden (één minuut), alle delen van de secondewijzer leggen ook een hoek van 360 graden af.o gedurende 60 seconden (één minuut).
De hoeksnelheid van de secondewijzer is altijd 6o/seconde en de richting van de hoeksnelheid (draairichting) van de secondewijzer is ook altijd constant.
Constante snelheid
Wanneer de secondewijzer 60 seconden (één minuut) ronddraait, draaien alle delen van de secondewijzer, zowel de delen dicht bij de as als de delen ver van de as, ook 60 seconden (één minuut). Hoewel het tijdsinterval voor alle delen van de secondewijzer hetzelfde is, namelijk 60 seconden, is de afgelegde afstand van elk deel van de secondewijzer verschillend. Het deel van de secondewijzer dat dicht bij de as ligt, legt een kortere afstand af, terwijl het deel van de secondewijzer dat ver van de as ligt een langere afstand aflegt.
Op basis van de bovenstaande snelheidsformule kan worden geconcludeerd dat de snelheid van elk deel van de secondewijzer afhangt van de afstand tot de as (r). Hoe verder van de as (hoe groter r), hoe groter de snelheid. Hoewel de snelheid van elk deel van de wijzer verschillend is, is de snelheid van elk deel van de wijzer altijd constant.
Versnelling bij eenparige cirkelbeweging
Bij cirkelbewegingen zijn er twee soorten versnelling: hoekversnelling en lineaire versnelling. Hoekversnelling treedt op wanneer de grootte van de hoeksnelheid of de richting van de hoeksnelheid verandert. Lineaire versnelling treedt daarentegen op wanneer de grootte van de snelheid of de richting van de snelheid verandert.
Bij eenparige cirkelbeweging zijn de grootte en de richting van de hoeksnelheid altijd constant; daarom is er geen hoekversnelling bij eenparige cirkelbeweging. Bij eenparige cirkelbeweging is alleen de grootte van de snelheid constant, terwijl de richting van de snelheid voortdurend verandert. Omdat de richting van de snelheid voortdurend verandert, moet er, gezien de definitie, wel sprake zijn van versnelling bij eenparige cirkelbeweging. waarnemen Een verandering in snelheid is een verandering in de grootte van de snelheid en/of de richting van de snelheid.
Centripetale versnelling
Versnelling die optreedt als gevolg van een verandering in de richting van de snelheid, wordt middelpuntzoekende versnelling genoemd. Middelpuntzoekende versnelling wordt ook wel radiale versnelling genoemd. Middelpuntzoekende versnelling, of radiale versnelling, is een type versnelling dat ook wel lineaire versnelling wordt genoemd. Middelpuntzoekende versnelling is een vectorgrootheid en heeft daarom zowel grootte als richting.
De grootte van de centripetale versnelling
De grootte van de centripetale versnelling wordt uitgedrukt door de volgende vergelijking:
Richting van de centripetale versnelling
De richting van de centripetale versnelling is altijd naar het middelpunt van de cirkel gericht, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
