宇宙人があなたの友人を誘拐し、円形の動く物体の中に彼女を閉じ込めた。 あなたは彼女を助けなければならないが、その物体がどのように動くのか知らない。 彼女を救うためには、この奇妙な円形の移動物体の仕組みを理解し、それを倒す必要があります。 円形の動きの基本について、私たちにお手伝いさせてください。
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Uniform Circular Motion
円運動とは円軌道に沿った物体の運動のことで、円周上にある物体を円運動と呼びます。 均一円運動は、円軌道をたどる物体の運動が一定の速度である円運動の特殊なタイプである。 物体は固定された中心点を持ち、どの位置でもそこから等距離にある。
物体が円を描いて回るとき、その運動の記述は多くの点で興味深いものになる。 円運動をよりよく理解するために、例を見てみましょう。
ひもでくくられたボールがあり、それを常に円運動で動かしているとします。
- ボールの速度は一定である。
- 運動の各点で、球はその方向を変えている。
この2点から、重要な結果が導かれます。 ニュートンの運動の第一法則は、正味の力なしに加速はありえないことを教えてくれる。 だから、円運動に関連する力があるはずである。 つまり、円運動が起こるためには、物体に正味の力が働かなければならないのである。 3856>
求心力とは、円軌道を描く物体に作用する力のことである。 それは物体が動いている中心を指している。
ボールがひもに付いている限り、ボールは円形の軌道をたどり続けます。 紐が切れたり、紐から手を離した瞬間に求心力の作用が止まり、ボールは飛んでいきます。
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異なる時間間隔での加速度を持つ運動について詳しく学ぶことができる。
一様円運動
一様円運動を学ぶために、以下の用語を定義します。
時間期間（T）
時間期間（T）は球が一回転するのにかかる時間です。 Tで示される。 rを運動円の半径とすると、時間Tの間にボールは2πrの距離を移動する。 ボールが 1 回転するのに3秒かかると仮定します。 T=3秒。
振動数（f）
ボールが1秒間に何回回転するかが回転数である。 周波数をfで表し、f=1/Tとします。 周波数の単位はヘルツ(Hz)です。 1Hzは1秒間に1回転することを意味します。 ここでは1/3Hzとします。
求心力
円運動をする物体は、その方向を変え続けることを先に述べました。 したがって、円運動は加速度運動であると言った。 ニュートンの法則から、物体は何らかの力が作用して初めて加速することが分かっている。
円運動の場合、この力は求心力である。 3856>
角速度
物体を円の中心に結ぶ線がどれだけ速く回転しているかを知れば、物体が円の中をどれだけ速く移動しているかを知ることもできる。 これは、中心から差し引かれる角度が変化する速度を測定することによって、測定されます。 この量はωで、ω＝単位時間あたりの角度の変化です。 したがって、ωは角速度です。
SI単位はラジアン/秒またはrad/sです。 1回転の場合、角度の変化は2π、かかった時間はTですから、次のように書けます。
ω = 2π/T = 2πν …(4)
通常r.p.mまたは1分あたりの回転数で測定します。 また、r.p.mをラジアン/秒に変換すると、i r.p.m. = 2π/60s = π/30 rad/s
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あなたにとっての解決例
Q：半径100mの円のトラックを一定速度で1周62.8秒で走っている車がある。 各周回の平均速度、平均速度はいくらか。 (π=3.14)
- velocity = 10 m/s and speed = 10 m/s
- speed = 10 m/s and velocity = 0 m/s
- velocity = 0 m/s and speed = 0 m/s
- velocity = 10 m/s and speed = 0 m/s
解決問題。 B). 問題を解かなくても、よく見ると他の選択肢はすべて間違っている可能性があることがわかります。 円運動と同様に、粒子が出発位置に戻れば変位は0となるので、このような運動の場合、速度は0であり、0以外の速度になる。 さらに、1周の円周は2(3.14)(100)で628mなので、1周後の速度は628/62.8で10m/s