Aliens hebben je vriendin ontvoerd en ze hebben haar vastgehouden in een cirkelvormig bewegend object. Je moet haar redden, maar je weet niet hoe het ding werkt. Om haar te redden, moet je de mechanica van dit rare cirkelvormige bewegende object begrijpen, zodat je het kunt verslaan. Laat ons je helpen met de grondbeginselen van cirkelvormige beweging.
Suggested Videos
Uniforme cirkelvormige beweging
Cirkelvormige beweging is de beweging van een lichaam dat een cirkelvormig pad volgt. Uniforme cirkelvormige beweging is een specifieke soort cirkelvormige beweging waarbij de beweging van een lichaam dat een cirkelvormige baan volgt met een constante snelheid is. Het lichaam heeft een vast centraal punt en blijft op gelijke afstand daarvan in elke gegeven positie.
Wanneer een voorwerp in een cirkel rondgaat, wordt de beschrijving van zijn beweging op vele manieren interessant. Om de cirkelvormige beweging beter te begrijpen, laten we naar een voorbeeld kijken.
Voorstel dat u een bal hebt die aan een touwtje is bevestigd en u beweegt hem voortdurend in een cirkelvormige beweging. Dan nemen we twee dingen waar:
- De snelheid van de bal is constant. Hij trekt een cirkel met een vast middelpunt.
- Op elk punt van zijn beweging verandert de bal van richting. We kunnen dus stellen dat de bal, om op een cirkelvormige baan te blijven, voortdurend van richting moet veranderen.
Uit het tweede punt volgt een belangrijk resultaat. De eerste bewegingswet van Newton zegt ons dat er geen versnelling kan zijn zonder een netto kracht. Er moet dus een kracht verbonden zijn met de cirkelvormige beweging. Met andere woorden, om de cirkelvormige beweging te laten plaatsvinden moet er een netto kracht op het voorwerp werken. De verandering van richting is dus een gevolg van een centripetale kracht.
Centripetale kracht is de kracht die op een lichaam in een cirkelvormige baan werkt. Zij wijst naar het middelpunt waaromheen het lichaam beweegt.
Zolang de bal aan het touwtje vastzit, zal hij het cirkelvormige pad blijven volgen. Op het moment dat de snaar breekt of je de snaar loslaat, stopt de middelpuntzoekende kracht en vliegt de bal weg.
Browse more Topics under Motion
- Inleiding tot beweging en haar parameters
- Grafische weergave van beweging
- Bewegingsvergelijkingen
Lees meer over beweging in verschillende versnellingen voor verschillende tijdsintervallen.
Terminologieën van eenparige cirkelvormige beweging
Om eenparige cirkelvormige beweging te bestuderen, definiëren we de volgende termen.
Tijdsperiode (T)
Tijdsperiode (T) is de tijd die de bal nodig heeft om één omwenteling te voltooien. Hij wordt aangeduid met ‘T’. Als ‘r’ de straal van de bewegingscirkel is, dan legt de kogel in tijd ‘T’ een afstand = 2πr af. Laten we aannemen dat de bal er 3 seconden over doet om een omwenteling te maken. Dus T= 3 sec.
Frequentie (f)
Het aantal omwentelingen dat onze bal in één seconde maakt is de omwentelingsfrequentie. We duiden frequentie aan met f en f = 1/T. De eenheid van frequentie is Hertz (Hz). Eén Hz betekent één omwenteling per seconde. Hier is de frequentie 1/3 Hz.
Centripetale kracht
We hebben eerder gezien dat een lichaam dat in een cirkel beweegt, voortdurend van richting verandert. Daarom zeiden we dat cirkelvormige beweging een versnelde beweging is. Uit de wetten van Newton weten we dat een lichaam alleen kan versnellen als er een kracht op werkt.
In het geval van een cirkelvormige beweging is deze kracht de centripetale kracht. Als ‘m’ de massa van het lichaam is, dan wordt de middelpuntzoekende kracht daarop gegeven door F = mv2/r; waarbij ‘r’ de straal van de cirkelbaan is.
Anguliere snelheid
We kunnen ook een idee krijgen van hoe snel een voorwerp zich in een cirkel beweegt als we weten hoe snel de lijn die het voorwerp met het middelpunt van de cirkel verbindt, draait. We meten dit door de snelheid te meten waarmee de hoek in het middelpunt verandert. Deze grootheid is ω en ω = verandering van hoek per tijdseenheid. Vandaar dat ω de hoeksnelheid is.
De SI-eenheid is radiaal / s of rad/s. Voor één omwenteling is de hoekverandering 2π en de tijd ‘T’, dus kunnen we schrijven:
ω = 2π/T = 2πν …(4)
Het wordt gewoonlijk gemeten in r.p.m of rotaties per minuut. ω = 1 r.p.m, als een lichaam één omwenteling per minuut voltooit. Ook kunnen we r.p.m. omrekenen naar radialen per seconde als i r.p.m. = 2π/60s = π/30 rad/s
U kunt het spiekbriefje over beweging downloaden door op de downloadknop hieronder te klikken
Solved Examples For You
Vraag: Een auto rijdt met een constante snelheid op een cirkelvormige baan met een straal van 100 m en doet daar 62,8 s over per ronde. Wat zijn de gemiddelde snelheid en de gemiddelde snelheid tijdens elke volledige ronde? (π=3,14)
- snelheid = 10 m/s en snelheid = 10 m/s
- snelheid = 10 m/s en snelheid = 0 m/s
- snelheid = 0 m/s en snelheid = 0 m/s
- snelheid = 10 m/s en snelheid = 0 m/s
Oplossing: B). Zelfs zonder het probleem op te lossen, zal een nadere beschouwing je vertellen dat alle andere opties fout kunnen zijn. Zoals in een cirkelvormige beweging, als het deeltje terugkeert naar de beginpositie, dan is de verplaatsing 0. Dus, voor een dergelijke beweging, is de snelheid 0 en de snelheid is niet nul. Bovendien is de omtrek van elke ronde 2(3.14)(100) wat gelijk is aan 628 m. Daarom is de snelheid na elke ronde 628/62.8 wat gelijk is aan 10 m/s