V vsakdanjem življenju pogosto srečujemo predmete, ki se gibljejo krožno. Primer predmeta, ki se giblje krožno, so sekundni kazalec, minutni kazalec in urni kazalec na analogni uri. Sekundarni kazalec vedno prepotuje kot 360 ° v 60 sekundah (eni minuti) ali kot 6 ° v eni sekundi. Minutni kazalec vedno prepotuje kot 360 ° v 60 minutah (eni uri) ali kot 6 ° v eni minuti. Tudi urni kazalec vedno prepotuje kot 360 ° v 24 urah (enem dnevu). Če se predmet redno giblje krožno, na primer sekundni kazalec, minutni kazalec ali urni kazalec, potem pravimo, da se ti predmeti enakomerno krožno gibljejo . Ali lahko navedete primer pravilnega krožnega gibanja, ki ste ga opazili ali si ga predstavljali?
Razumevanje enakomernega krožnega gibanja
Enakomerno krožno gibanje ima dva pomena. Najprej, objekt se giblje v krogu s konstantno hitrostjo, če je med gibanjem objekta v krogu njegova hitrost vedno konstantna ali če je hitrost vsakega dela objekta vedno konstantna. Drugič, objekt se giblje v krogu s konstantno hitrostjo, če je kotna hitrost objekta vedno konstantna. Kotna hitrost je vektorska količina, zato je kotna hitrost sestavljena iz velikosti kotne hitrosti in smeri kotne hitrosti.
Da boste lahko bolje razumeli pomen enakomerno krožno gibanje, bodite pozorni na naslednji pregled.
Konstantna kotna hitrost
Predstavljajte si sekundni kazalec na analogni stenski uri. Ko se sekundni kazalec vrti, se vsi deli sekundnega kazalca, bodisi na koncu, na sredini ali blizu osi, vrtijo skupaj.
Ker se vsi deli sekundnega kazalca vrtijo skupaj, ko sekundni kazalec zaokroži kot 360 stopinjo (en obrat), vsi deli sekundnega kazalca se prav tako premaknejo za kot 360o (en obrat). Ko sekundni kazalec zaključi kot 360 stopinjo (en obrat) za 60 sekund (eno minuto), vsi deli sekundnega kazalca se prav tako premaknejo za kot 360o za 60 sekund (eno minuto).
Kotna hitrost sekundnega kazalca je vedno 6o/sekundo in smer kotne hitrosti (smer vrtenja) sekundnega kazalca je prav tako vedno konstantna.
Konstantna hitrost
Ko se sekundni kazalec vrti 60 sekund (eno minuto), se vsi deli sekundnega kazalca, tako tisti blizu osi kot tisti daleč od osi, prav tako vrtijo 60 sekund (eno minuto). Čeprav je časovni interval za vse dele sekundnega kazalca enak, in sicer 60 sekund, je dolžina poti, ki jo prepotuje vsak del sekundnega kazalca, različna. Del sekundnega kazalca, ki je blizu osi, ima krajšo pot, in obratno, del sekundnega kazalca, ki je daleč od osi, ima daljšo pot.
Na podlagi zgornje formule za hitrost lahko sklepamo, da je hitrost vsakega dela sekundnega kazalca odvisna od njegove oddaljenosti od osi (r). Dlje kot je od osi (višji je r), večja je hitrost. Čeprav je hitrost vsakega dela kazalca različna, je hitrost vsakega dela kazalca vedno konstantna.
Pospešek pri enakomernem krožnem gibanju
Pri krožnem gibanju obstajata dve vrsti pospeška: kotni pospešek in linearni pospešek. Kotni pospešek se pojavi, ko se spremeni velikost kotne hitrosti (kotna hitrost) ali smer kotne hitrosti. Nasprotno pa se linearni pospešek pojavi, ko se spremeni velikost hitrosti (ali hitrost) ali smer hitrosti.
Pri enakomernem krožnem gibanju sta velikost kotne hitrosti in smer kotne hitrosti vedno konstantni, zato pri enakomernem krožnem gibanju ni kotnega pospeška. Pri enakomernem krožnem gibanju je vedno konstantna le velikost hitrosti oziroma hitrost, medtem ko se smer hitrosti vedno spreminja. Ker se smer hitrosti vedno spreminja, mora pri enakomernem krožnem gibanju obstajati pospešek, če upoštevamo definicijo pospešek je sprememba hitrosti (sprememba velikosti hitrosti in/ali smeri hitrosti).
Centripetalni pospešek
Pospešek, ki nastane zaradi spremembe smeri hitrosti, je centripetalni pospešek. Centripetalni pospešek se imenuje tudi radialni pospešek. Centripetalni pospešek ali radialni pospešek je vrsta pospeška, znana tudi kot linearni pospešek. Centripetalni pospešek je vektorska količina, zato ima tako velikost kot smer.
Velikost centripetalnega pospeška
Velikost centripetalnega pospeška je izražena z enačbo:
Smer centripetalnega pospeška
Smer centripetalnega pospeška je vedno proti središču kroga, kot je prikazano na spodnji sliki.
