Rovnomerný kruhový pohyb

V každodennom živote sa často stretávame s objektmi, ktoré sa pohybujú rovnomerným kruhovým pohybom. Jedným príkladom objektu pohybujúceho sa rovnomerným kruhovým pohybom sú sekundová, minútová a hodinová ručička na analógových hodinách. Sekundová ručička sa vždy otočí o 360 stupňov.^o po dobu 60 sekúnd (jednu minútu) alebo pokrýva uhol 6^o na jednu sekundu. Minútová ručička sa vždy pohybuje o uhol 360 stupňov^o po dobu 60 minút (jednu hodinu) alebo pokryte 6 uhlov^o jednu minútu. Hodinová ručička sa tiež vždy pohybuje o uhol 360 stupňov^o počas 24 hodín (jeden deň). Ak sa objekt pravidelne pohybuje v kruhu, ako napríklad sekundová ručička, minútová ručička alebo hodinová ručička, hovoríme, že objekty vykonávajú rovnomerný kruhový pohybViete uviesť príklad pravidelného kruhového pohybu, ktorý ste pozorovali alebo si predstavovali?

Pochopenie rovnomerného kruhového pohybu
Rovnomerný kruhový pohyb má dva významy. Prvý, objekt sa pohybuje v kruhu konštantnou rýchlosťou, ak je pri pohybe objektu v kruhu jeho rýchlosť vždy konštantná alebo je rýchlosť každej časti objektu vždy konštantná. Druhý, objekt sa pohybuje po kružnici konštantnou rýchlosťou, ak je uhlová rýchlosť objektu vždy konštantná. Uhlová rýchlosť je vektorová veličina, preto sa uhlová rýchlosť skladá z veľkosti uhlovej rýchlosti a smeru uhlovej rýchlosti.
Aby ste lepšie pochopili význam rovnomerný kruhový pohyb, venujte pozornosť nasledujúcej recenzii.

Konštantná uhlová rýchlosť
Predstavte si sekundovú ručičku na analógových nástenných hodinách. Keď sa sekundová ručička otáča, všetky časti sekundovej ručičky, či už na konci, v strede alebo blízko osi, sa otáčajú spoločne.
Pretože všetky časti sekundovej ručičky sa otáčajú spoločne, keď sa sekundová ručička pohybuje o 360 stupňov^o (jedna otáčka), všetky časti sekundovej ručičky sa tiež pohybujú o uhol 360^o (jedna otáčka). Keď sekundová ručička dokončí 360-stupňový uhol^o (jedna otáčka) počas 60 sekúnd (jednej minúty), všetky časti sekundovej ručičky sa tiež pohybujú o uhol 360^o po dobu 60 sekúnd (jednej minúty).

Uhlová rýchlosť sekundovej ručičky je vždy 6^o/sekunda a smer uhlovej rýchlosti (smer otáčania) sekundovej ručičky je tiež vždy konštantný.

Konštantná rýchlosť
Keď sa sekundová ručička otáča 60 sekúnd (jednu minútu), všetky časti sekundovej ručičky, tie blízko osi aj tie ďaleko od osi, sa tiež otáčajú 60 sekúnd (jednu minútu). Hoci časový interval pre všetky časti sekundovej ručičky je rovnaký, a to 60 sekúnd, dĺžka dráhy, ktorú prejde každá časť sekundovej ručičky, je iná. Časť sekundovej ručičky, ktorá je blízko osi, má kratšiu dráhu, naopak časť sekundovej ručičky, ktorá je od osi ďaleko, má dlhšiu dráhu.
Na základe vyššie uvedeného vzorca pre rýchlosť možno vyvodiť záver, že rýchlosť každej časti sekundovej ručičky závisí od jej vzdialenosti od osi (r). Čím ďalej od osi (vyššie r), tým vyššia je rýchlosť. Hoci je rýchlosť každej časti ručičky iná, rýchlosť každej časti ručičky je vždy konštantná.

Zrýchlenie pri rovnomernom kruhovom pohybe
Pri kruhovom pohybe existujú dva typy zrýchlenia: uhlové zrýchlenie a lineárne zrýchlenie. Uhlové zrýchlenie nastáva, keď sa zmení veľkosť uhlovej rýchlosti (uhlová rýchlosť) alebo smer uhlovej rýchlosti. Naopak, lineárne zrýchlenie nastáva, keď sa zmení veľkosť rýchlosti (alebo otáčky) alebo smer rýchlosti.
Pri rovnomernom kruhovom pohybe je veľkosť uhlová rýchlosť a smer uhlovej rýchlosti je vždy konštantný, preto pri rovnomernom kruhovom pohybe neexistuje uhlové zrýchlenie. Pri rovnomernom kruhovom pohybe je vždy konštantná iba veľkosť rýchlosti, známa aj ako rýchlosť, zatiaľ čo smer rýchlosti sa vždy mení. Pretože smer rýchlosti sa vždy mení, musí pri rovnomernom kruhovom pohybe existovať zrýchlenie, berúc do úvahy definíciu zrýchlenie je zmena rýchlosti (zmena veľkosti rýchlosti a/alebo smeru rýchlosti).

Dostredivé zrýchlenie
Zrýchlenie, ku ktorému dochádza v dôsledku zmeny smeru rýchlosti, je dostredivé zrýchlenie. Dostredivé zrýchlenie sa nazýva aj radiálne zrýchlenie. Dostredivé zrýchlenie alebo radiálne zrýchlenie je typ zrýchlenia, známe aj ako lineárne zrýchlenie. Dostredivé zrýchlenie je vektorová veličina, preto má veľkosť aj smer.
Veľkosť dostredivého zrýchlenia
Veľkosť dostredivého zrýchlenia sa vyjadruje rovnicou:

Smer dostredivého zrýchlenia
Smer dostredivého zrýchlenia je vždy smerom do stredu kružnice, ako je znázornené na obrázku nižšie.

Referencie