Pare-parehong pabilog na galaw

Artikulo tungkol sa Uniform circular motion

Sa pang-araw-araw na buhay, madalas tayong makakatagpo ng mga bagay na gumagalaw sa pare-parehong pabilog na galaw. Ang isang halimbawa ng isang bagay na sumasailalim sa pare-parehong pabilog na galaw ay ang pangalawang karayom, ang minutong karayom, at ang orasan na karayom sa analog na orasan. Ang pangalawang karayom ay palaging umiikot sa anggulong 360 ^° sa loob ng 60 segundo (isang minuto) o umiikot sa anggulong 6 ^° sa loob ng isang segundo. Ang minutong karayom ay palaging umiikot sa anggulong 360 ^° sa loob ng 60 minuto (isang oras) o umiikot sa anggulong 6 ^° sa loob ng isang minuto. Ang orasang karayom ay palaging umiikot din ng 360 ^° sa loob ng 24 na oras (isang araw). Kung ang isang bagay ay gumagalaw sa isang regular na bilog tulad ng pangalawang karayom, minutong karayom, o karayom ng orasan, ang mga bagay ay sinasabing gumagawa ng pabilog na galaw. May naiisip ka bang mga halimbawa ng mga bagay na gumagalaw sa pabilog na galaw?

Kahulugan ng pare-parehong pabilog na galaw

Ang pare-parehong pabilog na galaw ay may dalawang kahulugan. Una, ang isang bagay ay sinasabing gumagawa ng hindi pare-parehong pabilog na galaw kung hangga't ang bagay ay gumagalaw sa isang bilog, ang bilis ng bagay ay palaging pare-pareho o ang bilis ng bawat bahagi ng bagay ay palaging pare-pareho. Pangalawa, ang isang bagay ay sinasabing gumagawa ng pare-parehong pabilog na galaw kung ang angular velocity ng bagay ay palaging pare-pareho. Ang angular velocity ay isang vector quantity. Samakatuwid, ang angular velocity ay binubuo ng magnitude at direksyon ng angular velocity. Upang mas maunawaan ang kahulugan ng pare-parehong pabilog na galaw, tingnan ang sumusunod na ilustrasyon.

Angular velocity (ω) ay pare-pareho

Suriin ang pangalawang karayom sa isang analog na orasan sa dingding. Kapag umiikot ang pangalawang karayom, lahat ng bahagi ng pangalawang karayom, kapwa ang nasa dulo, nasa gitna, at malapit sa ehe, ay umiikot nang magkasama. Dahil ang lahat ng bahagi ng pangalawang karayom ay umiikot nang magkasama, kapag ang pangalawang karayom ay umiikot sa anggulong 360 ^o (isang rebolusyon), lahat ng bahagi ng segundo ay umiikot din sa anggulong 360 ^o (isang rebolusyon). Kapag ang pangalawang karayom ay umiikot sa anggulong 36 ^o (isang rebolusyon) sa loob ng 60 segundo (isang minuto), lahat ng bahagi ng pangalawang karayom ay umiikot din sa anggulong 360 ^o sa loob ng 60 segundo (isang minuto).

Ang angular na bilis ng pangalawang karayom ay 6 ^o /s.

ω = bilis ng anggulo, θ = anggulo, t = oras

Ang angular na bilis ng pangalawang karayom ay palaging 6 ^o /s at ang direksyon ng angular na bilis (direksyon ng pag-ikot) ng pangalawang karayom ay palaging pare-pareho.

Ang bilis (v) ay pare-pareho

Kapag ang pangalawang karayom ay umiikot sa loob ng 60 segundo (isang minuto), lahat ng bahagi ng pangalawang karayom, malapit man sa ehe o malayo sa ehe ay umiikot din sa loob ng 60 segundo (isang minuto). Bagama't pareho ang agwat ng oras ng lahat ng bahagi ng pangalawang karayom, ibig sabihin, 60 segundo, ang haba ng tilapon na dumadaan sa bawat bahagi ng pangalawang karayom ay nag-iiba. Ang bahagi ng pangalawang karayom na malapit sa ehe ay may mas maikling tilapon, samantalang ang bahagi ng pangalawang karayom na malayo sa ehe ay may mas mahabang tilapon.

v = bilis, d = haba, t = pagitan ng oras, T = yugto (oras na kailangan upang umikot ng isang ikot), r = distansya mula sa aksis ng pag-ikot.

Batay sa pormula ng bilis, mahihinuha na ang bilis ng bawat bahagi ng pangalawang karayom ay nakadepende sa distansya nito mula sa aksis ng pag-ikot (r). Kung mas malayo (mas malaki) mula sa aksis, mas malaki ang bilis. Bagama't magkakaiba ang bilis ng bawat bahagi ng karayom, ang bilis ng bawat bahagi ng karayom ay palaging pare-pareho.

Akselerasyong sentripetal

Mayroong dalawang uri ng acceleration sa isang circular motion, ito ay angular acceleration at linear acceleration. Nangyayari ang angular acceleration kapag nagbabago ang angular velocity (angular velocity) o direksyon ng angular velocity. Sa halip na linear, nangyayari ang acceleration kapag nagbabago ang bilis o direksyon ng bilis. Sa uniform circular motion, ang angular velocity at direksyon ng angular velocity ay palaging pare-pareho. Samakatuwid, walang angular acceleration sa uniform circular motion. Sa uniform circular motion, tanging ang bilis lamang ang palaging pare-pareho. Ang direksyon ng bilis ay patuloy na nagbabago o hindi pare-pareho. Dahil ang direksyon ng linear velocity ay patuloy na nagbabago, dapat mayroong linear acceleration sa uniform circular motion.

Ang akselerasyon na nangyayari dahil sa mga pagbabago sa direksyon ng bilis ay tinatawag na centripetal acceleration. Ang centripetal acceleration ay tinatawag ding radial acceleration. Ang centripetal acceleration o radial acceleration ay isang uri ng linear acceleration. Ang centripetal acceleration ay isang vector quantity. Samakatuwid, ang centripetal acceleration ay may magnitude at direksyon.

Magnitude ng sentripetal na akselerasyon:

Pare-parehong pabilog na galaw 3

a _c = magnitude ng sentripetal na acceleration

v = bilis

r = distansya mula sa aksis

ω = bilis ng anggulo

Mga konseptwal na tanong at sagot tungkol sa pare-parehong pabilog na galaw

tanong: Ano ang ibig sabihin ng pare-parehong pabilog na galaw? Sagot: Ang pare-parehong pabilog na galaw ay tumutukoy sa galaw ng isang bagay na gumagalaw sa pare-parehong bilis sa isang pabilog na landas.
tanong: Anong uri ng akselerasyon ang nararanasan ng isang bagay sa pare-parehong pabilog na galaw? Sagot: Ang isang bagay na nasa pare-parehong pabilog na galaw ay nakakaranas ng sentripetal na acceleration na palaging nakadirekta patungo sa gitna ng pabilog na landas.
tanong: Paano nagbabago ang bilis ng isang bagay sa pare-parehong pabilog na galaw? Sagot: Sa pare-parehong pabilog na galaw, ang magnitude ng bilis ay nananatiling pare-pareho, ngunit ang direksyon nito ay patuloy na nagbabago, samakatuwid ang bilis ay hindi pare-pareho.
tanong: Sabihin at ipaliwanag ang pormula para sa magnitude ng centripetal acceleration. Sagot: Ang pormula para sa magnitude ng centripetal acceleration ay a = v²/r, kung saan ang v ay ang bilis ng bagay at ang r ay ang radius ng pabilog na landas. Kinakatawan ng pormulang ito ang katotohanan na ang acceleration ay direktang proporsyonal sa parisukat ng bilis at kabaligtaran na proporsyonal sa radius.
tanong: Ano ang nagbibigay ng puwersang sentripetal para sa isang planetang umiikot sa araw? Sagot: Ang puwersang grabitasyonal sa pagitan ng planeta at ng araw ay nagbibigay ng puwersang sentripetal na nagpapanatili sa planeta na gumagalaw sa orbit nito.
tanong: Ano ang mangyayari sa bilis ng isang planeta habang lumalapit ito sa araw sa elliptical orbit nito? Sagot: Ayon sa ikalawang batas ni Kepler (ang batas ng mga lawak), ang isang planeta ay gumagalaw nang mas mabilis kapag ito ay mas malapit sa araw at mas mabagal kapag ito ay mas malayo.
tanong: Sa anong sitwasyon nagiging sero ang puwersang sentripetal para sa isang bagay na gumagalaw sa isang pabilog na landas? Sagot: Kung ang bagay ay binibitawan mula sa pabilog na landas nito, ang puwersang sentripetal ay magiging sero dahil wala nang anumang puwersang humihila sa bagay patungo sa gitna.
tanong: Ano ang papel na ginagampanan ng friction sa pare-parehong pabilog na galaw ng isang sasakyan na gumagalaw sa isang kurba? Sagot: Kapag ang isang kotse ay umiikot sa isang kurba, ang alitan sa pagitan ng mga gulong at ng kalsada ay nagbibigay ng kinakailangang puwersang sentripetal upang mapanatili itong gumagalaw sa isang pabilog na landas.
tanong: Maaari bang maging nasa ekwilibriyo ang isang bagay sa pare-parehong pabilog na galaw? Sagot: Hindi, ang isang bagay na nasa pare-parehong pabilog na galaw ay wala sa ekwilibriyo dahil mayroong netong puwersa na kumikilos dito (ang puwersang sentripetal) at isang patuloy na pagbabago sa direksyon ng bilis nito.
tanong: Ano ang direksyon ng velocity vector sa anumang punto sa pabilog na landas? Sagot: Sa anumang punto sa pabilog na landas, ang velocity vector ay padaplis sa bilog at nasa direksyon ng paggalaw.
tanong: Paano mo mapapalaki ang centripetal acceleration ng isang bagay sa pare-parehong circular motion? Sagot: Maaaring mapataas ang sentripetal acceleration sa pamamagitan ng pagpapabilis ng bagay o pagbabawas ng radius ng pabilog na landas.
tanong: Posible ba na ang isang bagay ay magkaroon ng pare-parehong bilis ngunit bumibilis pa rin? Ipaliwanag gamit ang pagtukoy sa pare-parehong pabilog na galaw. Sagot: Oo, sa pare-parehong pabilog na galaw, ang isang bagay ay gumagalaw nang may pare-parehong bilis ngunit ang belosidad nito ay hindi pare-pareho dahil ang direksyon nito ay patuloy na nagbabago. Ang pagbabago sa belosidad ay nagpapahiwatig ng isang akselerasyon (ang sentripetal na akselerasyon).
tanong: Mayroon bang anumang gawain na ginagawa ng puwersang sentripetal sa isang bagay na nasa pare-parehong pabilog na galaw? Sagot: Hindi, ang gawaing ginagawa ng puwersang sentripetal ay sero dahil ang puwersa ay patayo sa direksyon ng galaw, at ang trabaho ay binibigyang kahulugan bilang ang bahagi ng puwersa sa direksyon ng galaw.
tanong: Ano ang mangyayari sa isang bagay na nasa pare-parehong pabilog na galaw kung biglang mawala ang puwersang sentripetal? Sagot: Kung biglang maglaho ang puwersang sentripetal, ang bagay ay kikilos sa isang tuwid na linya na padaplis sa pabilog na landas, kasunod ng unang batas ng galaw ni Newton.
tanong: Ano ang pormula para sa puwersang sentripetal? Sagot: Ang pormula para sa puwersang sentripetal ay F = mv²/r, kung saan ang m ay ang masa ng bagay, ang v ay ang bilis, at ang r ay ang radius ng pabilog na landas.
tanong: Paano nakakaapekto ang masa ng isang bagay sa puwersang sentripetal sa pare-parehong pabilog na galaw? Sagot: Ang puwersang sentripetal ay direktang proporsyonal sa masa ng bagay. Kung tataas ang masa, tataas din ang puwersang sentripetal, dahil nananatiling pare-pareho ang bilis at radius.
tanong: Ang panahon ba ng pag-ikot ay nakadepende sa masa ng bagay sa pare-parehong pabilog na galaw? Sagot: Hindi, ang panahon ng pag-ikot ay hindi nakadepende sa masa ng bagay. Nakadepende lamang ito sa bilis ng bagay at sa radius ng pabilog na landas.
tanong: Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng puwersang sentripugal at puwersang sentripetal? Sagot: Ang puwersang sentripetal ay ang tunay na puwersa na kumikilos patungo sa gitna ng bilog na nagdudulot ng pabilog na galaw. Ang puwersang sentripugal, sa kabilang banda, ay isang kathang-isip na puwersang naobserbahan sa isang umiikot na balangkas ng sanggunian, na kumikilos palabas, palayo sa sentro ng pag-ikot.
tanong: Bakit walang ginagawang anumang gawain ang puwersang sentripetal sa pare-parehong pabilog na galaw? Sagot: Ang puwersang sentripetal ay hindi gumagawa ng anumang trabaho sa pare-parehong pabilog na galaw dahil ang puwersa ay palaging patayo sa displacement ng bagay. Dahil ang trabaho ay ang dot product ng puwersa at displacement, at ang cosine na 90 degrees ay zero, walang trabahong nagagawa.
Tanong: Maaari bang magbago ang bilis ng isang bagay sa pare-parehong pabilog na galaw? Sagot: Sa pare-parehong pabilog na galaw, ang bilis ng bagay ay pare-pareho. Gayunpaman, kung magbabago ang bilis, hindi na ito ituturing na pare-parehong pabilog na galaw. Sa halip, ito ay ituturing na hindi pare-parehong pabilog na galaw, na kinabibilangan ng parehong sentripetal at tangential na acceleration.